[信息与通信]电磁学第10章--电磁感应.ppt

1） 自感电动势的大小 Ｌ 称为自感系数。L等于线圈中通过单位电流时，穿过线圈的全磁通。 1) 与线圈的形状，大小，匝数有关； 2) 与 线圈周围磁介质分布 有关。 由毕 --萨定律可知，穿过线圈的全磁通与线圈 中电流成正比： 由法拉第电磁感应定律： L: 例．Ｌ１与Ｌ２两线圈串联时的自感系数。 a) 顺接磁场互相加强： 有 b) 反接磁场互相减弱： 自感系数和互感系数： 10.6 磁场的能量 一. 自感磁能 1.Ｋ倒向1:线圈中电流由0 I 自感电动势与电流方向相反， 自感电动势阻碍电流增大， 自感电动势作负功， 电源抵抗自感电动势做功： ＡＬ为电源抵抗自感电动势 ? L 所做的功，转化为储存在线圈中的能量，称为自感磁能，用ＷＬ 或ＷＭ 表示． 2. Ｋ倒向２ ： 自感电动势作做正功 自感电动势方向与电流方向一致， 自感电动势阻碍电流减小， 切断电源后，线圈中所储存的自感磁能，通过自感电动势作功全部释放出来。 结论：自感为 L的线圈通有电流 I时的自感磁能为： 线圈中电流 i 由Ｉ? 0 * 第10章 电磁感应 10.1 法拉第电磁感应定律 一. 电磁感应现象 磁棒移近（或移开）线圈，线圈中有电流通过； 通电线圈代替上述磁棒，结果相同； 两个线圈位置固定，一个线圈中电流发生变化，另一个线圈中引起电流； 4. 可滑动的线框在磁场中滑动,在线框中产生电流。 二. 法拉第电磁感应定律 导体回路中感应电动势 成正比，在国际单位制中， 的大小与穿过该回路的磁通 量的时间变化率 其数学表达式为： 式中“－” 1 V= 1 Wb/ s (a) (b) ?与L的绕行方向相同; ?与L的绕行方向相反; 若线圈是Ｎ匝串联而成 , 则 : 穿过整个线圈的磁通匝链数---磁链, ( Wb 韦伯 ) 三. 楞次定律 判定感应电流的流动方向的定律。其内容为： 闭合回路中，感应电流的流动方向，总是使 该电流激发的磁场去阻碍引起感应电流的磁 通量的变化． 法拉第电磁感应定律中的“负号” 反映了楞次定律内容。 楞次定律的另种描述：感应电流的效果， 总是反抗引起感应电流的原因。 应用：涡流,电磁阻尼 相对运动 磁通量?m变化 切割磁力线 感生电流 磁通量?m变化的数量和方向; 磁通量?m变化快慢; 都影响感生电流大小和方向。 10 .2 动生电动势 磁场不变，由于导体或其一部分,在磁场中有相对运动而产生的电动势 b “+” 分析感生电动势的大小： 每个电子受洛伦兹力： a “－” 非静电力是作用在单位正 电荷上的洛伦兹力: 普遍式: 闭合回路: 动生电动势： 对洛伦兹力是非静电力而不做功的讨论： 自由电子受总洛伦兹力： 电子受洛伦兹力的功率： 总的洛伦兹力不对自由电做功 洛伦兹力起能量转化的作用，它只传递能量，不提供能量。 为使棒以 v 匀速运动, 施加外力 克服洛伦 兹力的一个分力 f0 10.3 感生电动势和感生电场 不论回路的形状及导体性质和温度如何，只要磁场变化,导致穿过回路磁通量发生了变化，就会在回路中产生感生电动势。 1） 回路中产生感生电动势的大小： 麦克斯韦提出：变化的磁场在其周围空间激发一种新的电场，称为感生电场或有旋场，用 表示． 产生感生电动势的非静电力K, 正是这一有旋电场: 2）感生电动势的方向： ? ds n 巡行方向 巡行方向 巡行方向 巡行方向 巡行方向 巡行方向 3）感生电场 （或有旋电场）特点： 1. 由变化的磁场激发, 而不是由电荷激发; 2. 与库仑电场一样,对电荷有作用力; 3. 电场线是闭合的; 4. 是非保守场 ,而不是有势场, *补充 1.电磁感应定律的普遍形式 普遍情况下空间电场: 另一方面： 另一方面 电磁感应定律的积分表达式 据斯托克斯公式 , 得 --- 微分表达式 该式表明, 变化的磁场在空间激发涡旋状电场。 2. 电磁感应与相对性原理 从三个惯性系 S, S`, S” 中静止的观测者角度出发， 考察以速度 v 相对运动着的闭合回路和磁铁。 1. 对于 S 系中观测者：建立磁场 的磁铁静止， 导体回路以 运动， 测得动生电动势为 2. 对于 S`系中观测者： 磁铁以 运动着， 磁场 的空间分布随时间变化， 3. 对于S” 系中观测者： 磁铁和回路都在运动 在不同惯性系中，所测得的 都可能不同。 1. 对于 S 系中观测者： 2. 对于 S`系中观测者： 3. 对于S” 系中观测者： 三个惯性系中遵从共同的规律： 只要磁铁和导体回路之间相对运动相同，导体回路中的感应电动势就相同 - - - - 是相对性原理的必然结果。即三个惯性系中的感应电动势相同。 1