[工学]大学物理第13章.ppt

单位：亨利 如果回路的几何形状保持不变，而且在它的周围空间没有铁磁性物质。 自感：回路自感的大小等于回路中的电流为单位值时通过这回路所围面积的磁链数。 例：求长直螺线管（均匀充满介质）的自感 系数（不计边缘效应）。几何条件如图。 解：设通电流 总长 总匝数 几何条件 介质 由一个回路中电流变化而在邻近另一个回路中产生感应电动势的现象，叫做互感现象，这种感应电动势叫做互感电动势。 2.互感应 互感系数，简称互感.它和两个回路的大小、形状、匝数以及周围磁介质的性质决定. 耦合因数 同理 因为 又有 可得 回路１和回路２之间的耦合因数。 一般说来，回路１的电流产生的磁场通过自身回路的磁通量　　与它通过回路２的磁通量　　是不相等的。通常　　　　　。因此　　和　　之间的关系可表示为： 1.RL电路的暂态过程 自感现象具有使电路中保持原有电流不变的特性，它使电路在接通及断开后，电路中的电流要经历一个短暂的过程才能达到稳定值，这个过程称为RL电路的暂态过程 §13. 6 电感和电容电路的暂态过程 说明在接通电源后由于自感的存在，电路中的电流不是立刻达到无自感时的电流稳定值，而是由零逐渐增大。 电键 接通而 断开时，某瞬时电路中的电流为 ，则由欧姆定律得 §13.4 涡电流 §13.2 动生电动势 §13.7 磁场的能量 第十三章 电磁感应和暂态过程 §13.1 电磁感应定律 §13.3 感生电动势 有旋电场 §13.6 电感和电容电路的暂态过程 §13.5 自感和互感 1. 法拉第电磁感应定律 法拉第的实验: 共同因素：穿过导体回路的磁通量?M发生变化。 法拉第电磁感应定律 其中?i为回路中的感应电动势 （?i为回路中载流子提供能量） §13.1 电磁感应定律 “–”表示感应电动势的方向， ?i和?都是标量，方向 只是相对回路的绕行方向而言。如下所示： 与假定方向相反 若??, 则 ?i0 若??, 同向 则 ?i0 则 ?i0 若|?|?, 同向 注意: 反向 若|?|?, 则 ?i0 2. 楞次定律 Lenz law 感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因。 注意： 1）磁场方向及分布 2）?M发生什么变化？ 3）确定感应电流激发磁场的方向； 4）由右手定则从激发B方向来判断感应电流或?i的方向。 若? ? 若? ? 若? ? 若? ? 感应电流激发 的磁场通量 磁通量的变化 保证了电磁现象中的能量守恒与转换定律的正确， 并且也确定了电磁“永动机”是不可能的。 S 楞次定律中“反抗”与法拉第定律中“–”号对应 若没有负号“–”或不是反抗将是什么情形？ S 过程将自动进行，磁铁动能 增加的同时，感应电流急剧增加， 而i ?，又导致 ?? ? i?…而不须 外界提供任何能量。 N 电磁永动机 事实上，不可能存在这种能产生 如此无境止电流增长的能源！ 3. 电磁感应定律的一般形式 若回路由N匝线圈组成： 其中 ? =?1+ ?2+ · · ·+ ?N ，回路的总磁通量匝数。 回路中相应的感应电流： t1→ t2时间内，通过回路导线任一截面的电荷量： 与d?/dt无关 若已知N、R、q，便可知??=？ 若将?1定标，则?2为t2时回路的磁通量。 磁通计原理 例：直导线通交流电 置于磁导率为? 的介质中 求：与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势 解：设当I ? 0时，电流方向如图 已知 其中 I0 和? 是大于零的常数 设回路L方向如图 建坐标系如图 在任意坐标处取一面元 交变的电动势 普遍 0 ?的变化方式： 导体回路不动，B变化~~感生电动势 导体回路运动，B不变~~动生电动势 法拉第电磁感应定律： ?i 是回路中的 感应电动势 §13.2 动生电动势 1．在磁场中运动的导线内的感应电动势 由于导体运动而产生的感应电动势，称为动生 电动势。 由上式可以看出，矢积 与 成锐角时， 为正；成钝角时， 为负。因此，由上式算出的电动势有正负之分， 为正时，表示电动势方向顺着 的方向； 为负时，则表示电动势的方向逆着 的方向。 对于闭合回路 在一般情况下，磁场可以不均匀,导线在磁场中运动时各部分的速度也可以不同， 和 也可以不相互垂