上海海事大学物理Chp_08.ppt

三、互感现象 一个载流回路中电流的变化引起邻近另一回路中产生感生电动势的现象称为互感现象(mutual-inductance)，所产生的电动势称为互感电动势(mutual Emf) 。 M称为互感系数简称互感, 单位：亨利(H) 1. 互感现象 根据法拉第电磁感应定律： 若M保持不变，则： 2. 互感系数 3. 互感系数M的物理意义 本质：表征两耦合回路相互提供磁通量的强弱。 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 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。 例8-11. 设在一长为1m、横断面积S=10cm2、密绕N1=1000匝线圈的长直螺线管中部，再绕N2=20匝的线圈。(1)计算互感系数；(2)若回路1中电流的变化率为10A?s-1，求回路2中引起的互感电动势；(3)M和L的关系。 解： 同理： K : 耦合系数 K=1时，称无漏磁 顺接 例8-12. 求自感线圈的串、并联等效自感系数L。 反接 重接 串联：对每个线圈?i = ?i1+?i2 , 总? = ??i 顺接 磁通加强 反接 并联 无耦合M = 0, L = L1+ L2 重接 L?? = 0 (L1=L2) 重接 反接 磁通减弱 例8-3：直金属杆在均匀磁场中作切割磁力线运动（如图） 求金属杆上的动生电动势。 v + + + + + + + + + + + + + B dl i e + + + B v × 解： L v + + + + + + + + + + + + + B + + + L 解法二： ε v + + + + + + + + + + + + + B + + + L ε 真实方向向上 真实方向向上 + v + + + + L + + + + + + + + B + + + + + + + + + + + a 例8-4：如图所示，已知 的动生电动势 求金属杄上 解： dl B v × e 例8-5：长L的铜棒OA，绕其固定端O在均匀磁场 中以 ?逆时针转动 ，铜棒与 垂直 ，求?动。 解一： 取线元 与 同向 解二： 构成扇形闭合回路 真实方向与假设方向相反，即： 例8-6：有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。已知：v ，B ，R 求：动生电动势。 v B + + + + + + + + + + + + + + + + R + + + + 解： θ d θ d θ v × B l e 例8-7：一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割磁力线运动。求CD上动生电动势。 a b v I l d l C D 电动势指向: D?C 线圈在磁场中旋转?线圈切割磁感线?产生感应电动势?产生感应电流。 四、线圈在磁场中转动——交流发电机(alternator) ⊕ ⊙ θ ε n B 作业 8-1, 8-2, 8-3, 8-4. §8-3 感生电动势 感生电场 §8-3 感生电动势 感生电场 一、感生电动势 1. 导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动势叫感生电动势(induced electromotive force)。 2. 产生感生电动势的非静电力？ 问题：是不是洛仑兹力？ 不是洛仑兹力 只可能是一种新型的电场力 1861年麦克斯韦假设: 变化的磁场在周围空间将激发电场——感生电场。感生电流的产生就是这一电场作用于导体中的自由电荷的结果。 感生电动势： 电磁场的基本方程之一： 二、感生电场(induced electric field) 结论： (1) 变化的磁场能够激发电场( 感生电场)。 (2) 感生电场为涡旋场，又称“涡旋电场”。 (eddy electric field) “-”的含义 两种电场比较 起源 性质 特点 对场中电 荷的作用 联系 静电场 感生电场 静止电荷 变化磁场 有源、保守场 无源、非保守(涡旋)场 不能脱离源电荷存在 可以脱离“源”在空间传播 作为产生 的非静电力，可以引起不闭合 导体中产生电荷堆积，从而建立起静电场 。 三、感生电动势的计算 1. 定义求解： 若导体不闭合，则 该方法只能用于E感为已知或可求解的情况。 2. 法拉第电磁感应定律求解： 若导体不闭合，需作辅助线。 例8-9. 已知半径为R的长直螺线管中的电流随时间变化，若管内磁感应强度随时间增大，即 =恒量0，求感生电场分布。 解：选择一回路L, 逆时针绕行 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? E 感 r R