11电磁感应与电磁理论范例.ppt

11.3 自感和互感现象 1. 自感 由于回路中电流变化，引起穿过回路包围面积的全磁通变 化，从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现 象。 自感电动势 由叠加原理： 磁通链： 自感系数： 当线圈中通有单位电流时，穿过线圈的全磁通。 由线圈形状、大小、匝数、周围介质分布等因素决定。 自感系数 (1) 定义： 由毕-沙定律： (2) 物理意义 由法拉第定律 若 为常数 描述线圈电磁惯性的大小。 一定, 线圈阻碍 变化能力越强。 当线圈中电流变化率为一个单位时 线圈中自感电动势的大小。 总是阻碍 的变化 负号： 2. 互感 变化 变化 线圈1中产生 变化 变化 线圈2中产生 一个载流回路中电流变化，引起邻近另一回路中 产生感生电动势的现象 — 互感现象。 互感电动势 互感系数 定义 当线圈几何形状、相对位置、周围介质磁 导率均一定时 当一回路中通过单位电流时，引起的通过另一回路的全磁通。 互感系数 (2) 物理意义 当一个回路中电流变化率为一个单位时，在 相邻另一回路中引起的互感电动势。 描述电磁惯性的大小. 自感和互感的计算 设 分布 求 例：求长直螺线管自感系数( ) 设长直螺线管载流 I 解： 提高L的途径 增大V 提高n 放入 ? 值高的介质 实用 自感： 互感： 得 设I1 I1的磁场分布 穿过回路2的 例：求两共轴长直细螺线管的互感系数 已知： 求： 解：设内管通电流I2 又： 穿过外管的全磁通： 例：矩形截面螺绕环尺寸如图, 密绕N匝线圈,其轴 线上置一无限长直导线，当螺绕环中通有电流 时，直导线中的感生电动势为多少？ 解一：这是一个互感问题 先求M 设直导线中通有电流I1 x 解二：由法拉第定律求解. 螺绕环 如何构成闭合回路？ 长直导线在无穷远处闭合 穿过回路的磁通量： x §11.4 磁场能量 一. 自感磁能 由 电流由 过程中自感电动势 所做的功等于线圈中储存的磁能 自感磁能： * 第11章 稳恒磁场 § 11.1 电动势的概念 § 11.2 电磁感应及其基本规律 § 11.3 自感和互感现象 § 11.4 磁场的能量 § 11.5 麦克斯韦电磁理论 本章在介绍法拉第电磁感应定律的基础上，从动生电动势和感生电动势的角度来理解感应电动势的概念并要求掌握它们的计算，然后讨论自感和互感现象以及磁场的能量。并简单介绍麦克斯韦的电磁理论。 电源作用： 提供非静电力 ，将 由负极板移向正极，保持极板间电势差， 以形成持续的电流。 + - §11.1 电动势的概念 作用机理： 反抗 做功， 将其他形式能转变为电能 断路： 时平衡 通路 外电路： 内电路： 作用，将 由正极 负极 将 由负极 正极 共同作用形成持续电流。 能量转换 外电路： 内电路： 做功如何 ？ 非静电场强： 非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功： 非静电力为非保守力 ：可量度电源将其他形式能 转变为电能的能力大小 定义：电源电动势 若 只在内电路存在： 规定指向： 电源路端电压 电源电动势 比较 试比较电源路端电压和电源电动势这两个概念 单位正电荷从电源正极出发，沿闭合回路一周，又回到电源正极时，下列哪种说法正确？ 1) 静电力所做总功为零； 2) 非静电力所做总功为零； 3) 静电力和非静电力做功代数和为零； 4) 在电源内只有非静电力做功， 在外电路只有静电力做功。 ╳ ╳ ╳ ? §11.2 电磁感应及其基本规律 一. 法拉第电磁感应定律 1820年 ： 奥斯特实验：电 — 磁 1821 — 1831年：法拉第实验：磁 — 电 对称性 内容：闭合回路中感应电动势的大小与通过回路的 磁通量的变化率成正比： : 通过线圈的磁通链数(全磁通) 讨论： (1) 式中负号含义, 楞次定律的本质是什么？ (2) 引起 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？ (1) 式中负号含义, 楞次定律的本质是什么？ 如右所示，用楞次定律分析可知，无论磁棒插入还是拔出线圈的过程中，都要克服磁阻力而作功，正是这部分机械功转化成感应电流所释放的焦耳热，所以小灯泡亮了。 能量守恒 (2) 引起 变化的原因有哪些？与参考系选择有关吗？ B 变 ? 变 S 变 感生电动势 导体转动 导体平动 动生电动势 对线圈参考系： 变化 对磁铁参考系： 不同惯性系中的变换