大学物理讲义11电磁感应分解.ppt

§10-3 电子感应加速器 涡电流 10.3.1 电子感应加速器 1、构造： 圆形电磁铁，环型真空室。强大的交流电通过电磁铁线圈产生交变磁场和涡旋电场。 电子 v v f 电子束 靶 电子枪 环形真空室 B v 2、电子加速原理： 交变磁场作用于电子的洛仑兹力作为电子圆周运动向心力；涡旋电场提供与电子速度方向相同的电场力使电子被加速。 o E感 T t B 电子得到加速的时间最长只是交流电流周期T的四分之一。 电子 v v f 电子束 靶 电子枪 环形真空室 B v 从上图可以看出，只有时间 内才使洛仑兹力指向圆心且 与电子速度反向能给电子加速。所以，在 结束时应把电子引向靶。另外，为使电子的轨道半径保持稳定，应当使轨道处的磁感应强度等于圆周内磁感应强度平均值的二分之一。 小型电子感应加速器可把电子加速到0.1～1MeV,用来产生x射线。 大型的加速器可使电子能量达数百MeV，即可把电子加速到0.99998c，百分之几秒时间内电子在加速器内的行程达几千米。用于科学研究。 10.3.2 涡电流 金属导体块 就会在导体块内形成自成回路的电流，这种电流就叫涡电流。 １、涡电流 dB／dt＞0 ◎ 可用作一些特殊要求的热源 ２、涡电流利用 抽真空 高频感应炉； 优点是加热速度快，温度均匀，材料不受污染且易于控制。 ◎ 利用涡流产生所谓临界电磁阻尼，在电工仪表中被广泛使用。 在冶金工业中，熔化某些活泼的稀有金属时，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。 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。 ◎电子元件中的高纯真空； 抽真空 接高频发生器 显像管 例如在各种电机，变压器中。就必须尽量减少铁芯中的涡流，以免过热而烧毁电气设备。 涡电流的弊端是消耗能量，发散热量。 ３、涡电流的防止 因此在制作变压器铁心时，用多片硅钢片叠合而成，使导体横截面减小，涡电流也较小。 4、趋肤效应 在柱状导体中通以交流电时，在导体中产生的涡流使交流电在导体内的横截面中不再是均匀的，而是越靠近表面电流密度越大，这种交变电流集中于导体表面的效应，叫做趋肤效应。 设图中I 此时是增加的，因而B增加，于是涡电流的磁通阻碍Bi的增加。由图可知，此时是中心部分I涡与Ｉ反向，而表面部分I涡与I同向，这说明此时Ｉ不是均匀分布，而是趋肤（即趋于导体的表面）。 I I §10-4 自感应与互感应 对于感应电动势因磁通变化方式不同而致产生感应电动势的非静电力不同,分为 磁通的变化方式还有自动和他动之分，与之对应有 动生――洛仑兹力；感生――涡旋电场 自感电动势；互感电动势 1、自感现象 10.4.1 自感应 通电线圈由于自身电流的变化而引起本线圈所围面积里磁通的变化，并在回路中激起感应电动势的现象，叫自感现象。 2、自感系数 则通过N匝线圈的磁通为 式中?称之为磁链 一个密绕的N匝线圈，每一匝可近似看成一条闭合曲线,线圈中电流激发的穿过每匝的磁通近似相等，叫自感磁通，记作Φ自 I B 即 式中比例系数L叫做自感系数. 且实验表明L与 (1)L的引入 设回路中电流为I，如果回路的几何形状及大小不变，且回路中又无铁磁物质，则实验表明穿过该回路的磁通 * 首 页 上 页 下 页 退 出 第十章 电磁感应 §10-1 电磁感应定律 §10-2 动生电动势与感生电动势 §10-3 电子感应加速器 涡电流 §10-4 自感应与互感应 §10-5 磁场能量 磁悬浮列车 首 页 上 页 下 页 退 出 前面所讨论的都是不随时间变化的稳恒场 　我们现将研究随时间变化的磁场，电场，以进一步揭示电与磁的联系。 §10-1 电磁感应定律 10.1.1 法拉第电磁感应定律 1、电磁感应现象： 回路某一部分相对磁场运动或回路发生形变使回路中磁通量变化而产生电流 回路静止而磁场变化使回路中磁通量变化而产生电流 两种情况： 2、法拉第电磁感应定律 (１）感应电动势的概念 ①从全电路欧姆定律出发——电路中有电流就必定有电动势，故感应电流应源于感应电动势。 ②从电磁感应本身来