大学物理第9章课件.ppt

二、自感系数L 1.磁链数? 定义：线圈的匝数与线圈中的磁通量乘积。 线圈的磁链与线圈中的电流 I 成正比。 2.自感系数 L 写成等式： 定义：自感系数 自感系数为线圈中磁链与线圈中的电流之比。 单位： 亨利，H； 毫亨， mH。 1H=103mH 3.注意： 自感系数与线圈的大小、形状、磁介质、线圈密度有关，而与线圈中电流无关。 4.自感系数的计算 ①假设线圈中的电流 I ； ②求线圈中的磁通量Φ ； ③由定义求出自感系数 L。 二、自感系数L I l S ? N 解： 设线圈中通有电流 I ，线圈中的磁通量为： 线圈中的自感系数L为： 则自感系数 例：一长直螺线管，线圈总匝数为 N，长度为 l，横截面积为 S，插有磁导率为 ? 的磁介质，求线圈的自感系数 L 。 设线圈的单位长度匝数为n，螺线管的体积为V，有N＝nl，V＝lS， （可见L只与其自身条件有关） 解： 穿过面积元dS＝ldr的磁通量为： 例：如图所示，有两个同轴圆筒形导体，其半径分别为R1和R2，通过它们的电流均为I，但流向相反，设在两圆筒间充满磁导率为 ? 的磁介质，求其自感系数。 两个同轴圆筒间任一点的磁感应强度为： 若在两圆筒间取一长为l的面PQRS，并将其分成许多小面积元。 穿过面PQRS的磁通量就为： 两个同轴圆筒导体的自感为： 单位长度的自感为： 即： 整个回路的磁通量为： 回路中的感应电动势为： v a dx y B I L 电动势的方向由楞次定律可知水平向左。 9-3 感生电动势 感生电场 一、感生电动势 在电磁感应现象的实验，当电键 K 闭合时，线圈2中要产生感生电流， 19世纪60年代，麦克斯韦提出：在变化的磁场周围存在一个变化的电场，这个电场就是感生电场。 此电流产生的原因是什么呢？ K 1.感生电动势的起因—感生电场 1 2 B 在感生电场中若有闭合的导线，就会有电流。 2、感生电场与静电场的区别 静电场 E 感生电场 EK 起源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电力线形状 电力线为非闭合曲线 电力线为闭合曲线 EK 静电场为散场 感生电场为有旋场 静电场E 感生电场EK 电场的性质 为保守场作功与路径无关 为非保守场作功与路径有关 静电场为有源场 感生电场为无源场 感生电场方向的判断与感生电流方向的判断是类似的。 2、感生电场与静电场的区别 3、感生电动势 由电动势定义，有： 又由法拉第电磁感应定律： 得回路中的感生电动势为： 二、感生电动势 说明：只要穿过空间内某一闭合回路所围面积的磁通量发生变化，那么此闭合回路上的感生电动势总是等于感生电场Ek沿该闭合回路的环流。 3、感生电动势 4、感生电场与变化磁场关系 回路中的磁通量为： 则 如果回路面积不变则有： 二、感生电动势 —为闭合回路所围面积内某点的磁感应强度随时间的变化率。 5、感生电动势的计算方法与举例 ① 要求环路上各点的 Ek大小相等，方向与路径方向一致；dS方向与路径方向按右手定则确定。 ②要求磁场均匀变化 且 则有 可算出 Ek。 ③积分面积为回路中有磁场存在的面积。 二、感生电动势 例 设有半径为R，高度为h的铝圆盘，其电导率为γ.把圆盘放在磁感应强度为B 的均匀磁场中，磁场方向垂直盘面，如图所示。设磁场随时间均匀变化且　　　　，求盘内的感生电流值。 解： 　　在圆盘中取一半径为 r ,宽度为dr,高度为h的圆环;以逆时针方向为正方向 在圆环中的感生电动势的值为: 故上式为: 由于dB也垂直盘面,且 圆环的电阻为: 则由欧姆定律得圆环中的电流为: 圆盘中的感应电流为: 在圆环中的感生电动势的值为: 注：沿圆环。 沿圆环。 三、涡电流 1.涡电流的形成 将导体放入变化的磁场中时，由于在变化的磁场周围存在着涡旋的感生电场，感生电场作用在导体内的自由电荷上，使电荷运动，形成涡电流。 I涡 2、涡电流的应用 (1).工频感应炉的应用 在冶金工业中，某些熔化活泼的稀有金属在高温下容易氧化，将其放在真空环境中的坩埚中，坩埚外绕着通有交流电的线圈，对金属加热，防止氧化。 抽真空 三、涡电流 (2).用涡电流加热金属电极 在制造电子管、显像管或激光管时，在做好后要抽气封口，但管子里金属电极上吸附的气体不易很快放出，必须加热到高温才能放出而被抽走，利用涡电流加热的方法，一边加热，一边抽气，然后封口。 抽真空 接高频发生器 显像管 2、涡电流的应用 三、涡电流 (3).电磁炉 在市面上出售的一种加热炊具—电磁炉。这种电磁炉加热时炉体本身并不发热，在炉内有一线圈，当接通交流电时，在炉体周围产生交变的磁场。 当金属容器放在炉上时，在容器上产生涡电流，使容器发热，达到加热食物的目的。 2、涡电流的应用 三、涡电流 (4).电度表记录电量 电度表记录用电