[文学研究]第五章时变电磁场_7515_1942_20101022110946.pdf

第 5 章 时变电磁场 • 在时变电磁场中，电场与磁场都是时间和 空间的函数；变化的磁场会产生电场，变化的电场 会产生磁场，电场与磁场相互依存，构成统一的电 磁场。 • 英国科学家麦克斯韦将静态场、恒定场、时 变场的电磁基本特性用统一的电磁场基本方程组高度 概括。电磁场基本方程组是研究宏观电磁场现象的理 论基础。 5.1 电磁感应定律和全电流定律 5.1.1 电磁感应定律 法拉第的实验 当与回路交链的磁通发生变 化时，回路中会产生感应电动 势，这就是法拉弟电磁感应定律. （Faraday’s Law of 图5.1.3b 变化的磁场产生感应电场 Electromagnetic Induction ）。 dφ ε =− dt dφ ε =− dt 法拉第电磁感应定律揭示了电磁感应现象的 普遍规律 讨论： 1. 对于Ｎ匝回路，表达式中磁通量φ 应该用整个 回路的磁通匝链数ψ ，简称磁链( magnetic flux linkage )来取代，写为 dψ ε =− dt 2.表达式中的负号反映了感应电动势的方向与磁 通量变化的关系，是法拉第电磁感应定律的重 要组成部分。 • 由于电动势和磁通量都是标量，因此，它 们的“正负”相对于某一指定的方向才有意义。 • 通常规定二者的关系服从右手定则，只有 这样φ 和ε 的正负才有明确的含意。 引起磁通变化的原因 分为三类： • 回路不变，磁场 随时间变化 dψ ∂B ε − dt =−∫S ∂t ⋅ dS 图5.1.2 感生电 动势 称为感生电动势，这是变压器工作 的原理，又称为变压器电势。 • 回路切割磁力线，磁场不变 dψ ε − ∫ (V =× B) ⋅ dl dt l 称为动生电动势，这是发 电机工作原理，又称为发电机 电势。 • 磁场随时间变化，回路 切割磁力线 dψ ∂φ 图4.1.2 动生电动势 ε d d − dt ∫ l (V=×B) l −∫S ∂t ⋅ S ε 实验表明 ：感应电动势 与构成回路的材料性质 无关（甚至可以是假想回路），只要与回路交链的磁 通发生变化，回路中就有感应电动势。当回路是导体 时，才有感应电流产生。 电荷为什么会运动呢？即为什么产生