第11章 变化的磁场和变化的电场.ppt

麦克斯韦的位移电流的假说： 计算磁场能量的两个基本点 (1) 求磁场分布 (2) 定体积元 遍及磁场存在的空间积分 建立磁场能量密度 ? 计算电场能量的两个基本点 (1) 求电场分布 (2) 定体积元 遍及电场存在的空间积分 建立电场能量密度 ? 比较： 麦克斯韦的位移电流的假说的中心思想： 变化着的电场激发涡旋磁场 通过电场中某一截面位移电流 Id 等于通过该截面电位移通量ΦD 对时间的变化率 即 位移电流 、传导电流的比较 1. 位移电流具有磁效应 —与传导电流相同 2. 位移电流与传导电流不同之处 (1) 产生机理不同 (2) 存在条件不同 位移电流可以存在于真空中、导体中、介质中 3. 位移电流没有热效应，传导电流产生焦耳热 麦克斯韦方程组的积分形式 1. 电场的高斯定理 2. 磁场的高斯定理 静电场是有源场、感应电场是涡旋场 传导电流、位移电流产生的磁场都是无源场 3. 电场的环路定理 —— 法拉第电磁感应定律 4. 全电流安培环路定理 静电场是保守场，变化磁场可以激发涡旋电场 传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场 四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式. 麦克斯韦方程组能完全描述电磁场的动力学过程 积分形式： 第11章 变化的磁场和变化的电场 M.法拉第(1791~1869)伟大的物理学家、化学家、19世纪最伟大的实验大师。右图为法拉第用过的螺绕环 本章内容 11. 1 电磁感应 11. 2 感应电动势 11. 3 自感和互感 简介 11. 4 磁场能量 简介 11. 5 麦克斯韦电磁场理论 简介 电流的磁效应 磁的电效应 电生磁 11.1 电磁感应 法拉第的实验： 磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流 一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流 电磁感应实验的结论 当穿过一个闭合导体回路所限定的面积的磁通量发生变化时，回路中就出现感应电流 变 变 产生电磁感应 一. 电磁感应现象 ? ? 二. 电动势 电源 将单位正电荷 定义: 表征了电源非静电力作功本领的大小 反映电源将其它形式的能量转化为电能本领的大小 ? ? 从电源负极推向电源正极的过程中， 非静电力所作的功. 电源 非静电性场强: 对闭合电路 三. 电磁感应定律 法拉第的实验规律 感应电动势的大小与通过导体回路的磁通量的变化率成正比 负号表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 —— 楞次定律 ? 注意：两种方法判断感应电动势的方向！ 回路方向满足右手关系！ 与回路方向相反！ 与回路方向相同！ 负号表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 —— 楞次定律 注意：两种方法判断感应电动势的方向！ 回路方向满足右手关系！ 与回路方向相同！ 与回路方向相反！ 负号表示感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因 —— 楞次定律 注意：两种方法判断感应电动势的方向！ (1) 若回路是 N 匝密绕线圈 (2) 若闭合回路中电阻为R 感应电荷 讨论 例 匀强磁场中，导线可在导轨上滑动， 解： 在 t 时刻，导线在 x(t) 位置。 回路中感应电动势。 求 “-”表示与回路方向反向 取面积方向垂直纸面向里 回路方向：顺时针方向 入手：从所求问题入手！ 在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框， 导体线框与载流导线共面， 解 例 求 线框中的感应电动势。 通过导体线框的每个位置的 不同， 取面积元 如图： 入手：从所求问题入手！ 回路方向：顺时针 （方向顺时针方向） 回路方向：顺时针 11.2 感应电动势 两种不同机制 相对于实验室参照系，若磁场不变，而导体回路运动（切割磁场线）— 动生电动势 相对于实验室参照系，若导体回路静止，磁场随时间变化 —感生电动势 一. 动生电动势 单位时间内导线切割的磁场线数 电子受洛伦兹力 —— 非静电力 ? ? In fact 非静电场： ∴ 动生电动势 应用 磁场中的运动导线成为电源，非静电力是洛伦兹力 —— 非静电力 据电动势定义： 讨论 (1) 注意矢量之间的关系 (2) 对于运动导线回路，电动势存在于整个回路 (3) 方向选取任意， 与 方向同； 与 方向反。 例 在匀强磁场 B 中，长 R 的铜棒绕其一