第十章电磁感应与电磁波课题.ppt

二. 互感应 2、互感系数与互感电动势 位移电流的实质从安培环路定理的普遍形式 可知，麦克斯韦位移电流假说的实质在于，它指出不仅传导电流可以在空间激发磁场，位移电流同样可以在空间激发磁场。 此式不仅更清楚地揭示位移电流假说的核心：变化的电场可以激发磁场。 而且，给出了变化的电场和它激发的磁场在方向上的右手螺旋关系。 在真空中安培环路定理表示成更为简洁的形式麦克斯韦的有旋电场假说和位移电流假说 为建立统一的电磁场理论奠定了理论基础。 位移电流与传导电流的比较: 传导电流 位移电流 自由电荷的定向移动 电场的变化 通过导体产生焦耳热 真空中无热效应 可以存在于真空、导体、电介质中 只能存在于导体中 传导电流和位移电流位移方向相同， 在激发磁场上是等效的． (Hd为Id产生的涡旋磁场) 左旋 右旋 对称美 在圆柱体外，由于B=0 上 于是 虽然 上每点为0， 在 但在 上则并非如此。 由图可知，这个圆面积包括柱体内部分的面积，而柱体内 上 故 方向：逆时针方向 L——自感系数，单位：亨利（H） 一、自感电动势 自感由于回路自身电流发生变化时，穿过该回路自身的磁通量随之改变，从而在回路中产生感应电动势的现象,称为自感现象。 1.自感系数 磁通链数 10-3 自感与互感 自感系数与自感电动势 L的计算 2)自感电动势 若回路几何形状、尺寸不变，周围介质的磁导率不变 讨论: 2. L的存在总是阻碍电流的变化，所以自感电动势是反抗电流的变化,而不是反抗电流本身。 自感的计算步骤： S l μ 例1 、 试计算长直螺线管的自感。已知：匝数N,横截面积S,长度l ,磁导率? S l μ 例2 求一环形螺线管的自感。已知： R1 、R2 、h、N dr dr 1) 互感系数(M)因两个载流线圈中电流变化而在对方线圈中激起感应电动势的现象称为互感应现象。 1、互感现象 若两回路几何形状、尺寸及相对位置不变， 周围无铁磁性物质。实验指出： 实验和理论都可以证明： 2）互感电动势： 互感系数和两回路的几何形状、尺寸，它们 的相对位置，以及周围介质的磁导率有关。 互感系数的大小反映了两个线圈磁场的相互 影响程度。互感系数在数值上等于当第二个回路电流变化 率为每秒一安培时，在第一个回路所产生的互感电 动势的大小。 互感系数的物理意义 例 有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。已知：?0、N1 、N2 、l 、S 求：互感系数 称K 为耦合系数耦合系数的大小反映了两个回路磁场耦合松紧的程度。由于在一般情况下都有漏磁通，所以耦合系数小于一。 在此例中，线圈1的磁通全部通过线圈2，称为无漏磁。 在一般情况下考察在开关合上后的一段时间内，电路中的电流滋长过程： 由全电路欧姆定律 10-4 磁场能量 电池 BATTERY 一、自感磁能 电源所作的功 电源克服自感电动势所做的功 电阻上的热损耗 磁场能量密度：单位体积中储存的磁场能量 wm 螺线管特例： 任意磁场 二、磁场能量 例 如图.求同轴传输线之磁能及自感系数 可得同轴电缆的自感系数为 麦克斯韦（James Clerk Maxwell 1831----1879) 麦克斯韦是19世纪英国伟大的 物理学家、数学家。 　　麦克斯韦主要从事电磁理论、 分子物理学、统计物理学、光学、 力学、弹性理论方面的研究。 尤其是他建立的电磁场理论， 将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最 光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。10-5 麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦是运用数学工具分析物理问题和精确地表述科学 思想的大师，他非常重视实验，由他负责建立起来的卡文迪 许实验室，在他和以后几位主任的领导下，发展成为举世闻 名的学术中心之一。他善于从实验出发，经过敏锐的观察思 考，应用娴熟的数学技巧，从缜密的分析和推理，大胆地提 出有实验基础的假设，建立新的理论，再使理论及其预言的 结论接受实验检验，逐渐完善，形成系统、完整的理论。麦克斯韦严谨的科学态度和科学研究方法是人类极其宝贵 的精神财富。一、位移电流麦克斯韦 对电场和磁场的基本规律进行了系统的总结：1、 恒定电、磁场的性质归纳为四个基本方程。 关于静电场和恒定磁场分别具有以下性质： 静电场的性质： ——说明静电场是有源场 ——说明静电场是保守力场 恒定磁场的性质： ——说明恒定磁场是非保守力场 ——说明恒定磁场是无源场 2、变化的电磁场 　　对于变化的磁场，麦克斯韦提出了“有旋电场”假说，根据法拉第电磁感应定律可以得到普遍情况下电场的环路定理 　　另外，当时的理论和实验都表明电场的高斯定理和磁场的高斯定理在变化的电、磁场中依然成立。因此，问题的焦点就集中在磁场的安培环路定理在变化的电、磁场中是否