大学物理下（苏万钧）19感生电动势涡旋电场.pptVIP

* 感生电动势 感应电场 (第十章第3节 ) 电气学院学习部资料库 * 在这电磁感应现象的实验中,当电键 K 闭合时,线圈1中要产生感生电流， 麦克斯韦提出：即使不存在导体回路，在变化的磁场周围也存在一个变化的电场，这个电场称为感生电场。 此感生电动势产生的原因是什么呢？ K 这种电磁感应现象是由于穿过导体回路的磁场发生变化而引起的。在回路中产生的感应电动势称为感生电动势. 感生电动势的非静电力:感生电场施于导体中电荷的力。 感生电场也会对电荷有作用力。 一、感生电动势 二、感应电场 电气学院学习部资料库 * 在限定导体回路不运动的情况及回路面积不变的情况下，有： 由此得到方程： 涡旋电场永远和磁感应强度矢量的变化连在一起。 感生电场的电力线类似于磁力线，是无头无尾的闭合曲线，呈涡旋状，所以 称之为涡旋电场。 回路中的感生电动势为： 根据电动势的定义 ， 回路中的感生电动势为： 由法拉第电磁感应定律： , 电气学院学习部资料库 * 起源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电力线形状 电力线为非闭合曲线 电力线为闭合曲线 静电场为无旋场 感生电场为有旋场 感生电场与静电场的区别 电场的性质 为保守场作功与路径无关 为非保守场作功与路径有关 静电场为有源场 感生电场为无源场 静电场 感生电场 电气学院学习部资料库 * 在一般情况下，空间中的电场既有静电场也有感生电场，即总场强为： 把它代入 ， 电磁场的基本方程之一 在稳恒条件下，一切物理量不随时间变化， 静电场的环路定理 电气学院学习部资料库 * 例1： 圆形均匀分布的磁场半径为R，磁场随时间均匀增加 ，求空间的感生电场的分布情况。 解： 作半径为 r 的环形路径; 1. r R 区域： o R 由于磁场均匀增加，圆形磁场区域内、外 线为一系列同心圆； 环路上各点的 大小相等,方向与路径方向相同,且磁场均匀增加， 设涡旋电场的绕向也为逆时针方向。 电气学院学习部资料库 * 2. r R 区域 E感 o R B 作半径为 r 的环形路径; 同理 r R 区域： E感分布曲线 所以 ∵积分面积为回路中有磁场存在的面积， E感 r o R 电气学院学习部资料库 * 例2：圆形均匀分布的磁场半径为 R，磁场随时间均匀增加 ，在磁场中放置一长为 L 的导体棒，求棒中的感生电动势。 L o R B h r dl 解： 在 dl 上产生的感生电动势为： 由上题结果，圆形区域内部的感生电场： 作用在导体棒上，使导体棒上产生一个向右的感生电动势， 沿 线作半径为 r的环路，分割导体元 dl， 电气学院学习部资料库 * 其中 则： E感 h o R r dl 其中 方向向右。 法2：用法拉第电磁感应定律求解， 如图构造逆时针方向闭合回路， 讨论 电气学院学习部资料库 * 将导体放入变化的磁场中时，由于在变化的磁场周围存在着涡旋的感生电场，感生电场作用在导体内的自由电荷上，使电荷运动，形成涡电流。 I涡 1.涡电流 (1)工频感应炉的应用 在冶金工业中，某些熔化活泼的稀有金属在高温下容易氧化，将其放在真空环境中的坩埚中，坩埚外绕着通有交流电的线圈，对金属加热，防止氧化。 抽真空 2.涡电流的应用 三、涡电流 电气学院学习部资料库 * (2)用涡电流加热金属电极 在制造电子管、显像管或激光管时，在做好后要抽气封口，但管子里金属电极上吸附的气体不易很快放出，必须加热到高温才能放出而被抽走,利用涡电流加热的方法，一边加热，一边抽气，然后封口。 抽真空 接高频发生器 显像管 (3)电磁炉 在市面上出售的一种加热炊具----电磁炉。这种电磁炉加热时炉体本身并不发热，在炉内有一线圈，当接通交流电时，在炉体周围产生交变的磁场， 当金属容器放在炉上时，在容器上产生涡电流，使容器发热，达到加热食物的目的。 电气学院学习部资料库 * (4)电度表记录电量 电度表记录用电量，就是利用通有交流电的铁心产生交变的磁场，在缝隙处铝盘上产生涡电流，涡电流的磁场与电磁铁的磁场作用，表盘受到一转动力矩，使表盘转动。 o o’ 由于涡电流在导体中产生热效应，在制造变压器时，就不能把铁心制成实心的，这样在变压器工作时在铁心中产生较大的涡电流，使铁心发热，造成漆包线绝缘性能下降，引发事故。 因此在制作变压器铁心时，