lesson10大学物理光学课程课件.pptVIP

复习 电磁感应定律 电磁感应的基本现象 法拉第电磁感应定律 楞次定律 动生电动势 感生电动势 自感应 1 实验一： 互感应 2 实验二： 1、自感现象 一、自感应 §9－4 自感应和互感应 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。相应的电动势称为自感电动势。 3 定义： F=LI 称 L为自感系数,简称自感或电感。 单位：亨利、H 物理意义：一个线圈中通有单位电流时，通过线圈自身的磁通链数，等于该线圈的自感系数。 2、自感系数 若回路由N匝线圈串联而成 磁链 4 对于一个闭合回路，如果回路形状不变，没有铁磁质。设回路中电流为 I 根据Biot-Savart定律： B∝ I F=BS F ∝ I 又： 则有： 电流强度变化率为一个单位时，在这个线圈中产生的感应电动势等于该线圈的自感系数。 3、自感电动势 自感电动势的方向总是要使它阻碍回路本身电流的变化。 5 自感电动势的作用：阻碍导体中自身的电流变化。 5、自感现象的利弊 有利的一方面： 扼流圈镇流器，共振电路，滤波电路 不利的一方面： 断开大电流电路，会产生强烈的电弧 6 自感反映了电路维持原电路状态的能力，L就是这种能力大小的量度。 4、电磁惯性 L表征了回路电磁惯性的大小。 6、自感的计算 假设电流I分布 计算F 由L=F/I求出L 钨丝 荧光粉 氩气，水银 例1、有一长直螺线管，长度为l，横截面积为S，线圈总匝数为N，管中介质磁导率为m ，试求其自感系数。（忽略边缘效应） 解：对于长直螺线管，当有电流 I 通过时，可以把管内的磁场看作是均匀的，其磁感应强度的大小为： 穿过螺线管的磁通量等于 自感系数为 令V=Sl为螺线管的体积 增大L的方法： (1) 增大N (2) 增大m 7 例2 由两个“无限长”的同轴圆筒状导体所组成的电缆，其间充满磁导率为 的磁介质，电缆中沿内圆筒和外圆筒流过的电流 大小相等而方向相反。设内外圆筒的半径分别为 和 ，求电缆单位长度的自感。 解：应用安培环路定理，可知在内圆筒之内以及外圆筒之外的空间中磁感应强度都为零。在内外两圆筒之间，离开轴线距离为 r 处的磁感应强度为 P378例题8-13 8 在内外圆筒之间，取如图所示的截面 二、互感应 1、互感现象 线圈1所激发的磁场通过线圈2的磁通量 2 2、互感系数 线圈2所激发的磁场通过线圈1的磁通量 M12，M21叫互感系数，与线圈形状、大小、匝数、相对位置以及周围介质的磁导率有关。理论和实验证明： M12=M21 1 9 当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感现象。相应的电动势称为互感电动势 单位：亨利（H） 1 3、互感电动势 说明： (1) 互感系数M在数值上等于一个线圈中的电流随时间的变化率为一个单位时，在另一个线圈中所引起的互感电动势的绝对值； (2) 负号表明，在一个线圈中所引起的互感电动势要反抗另一线圈中电流的变化； (3) 互感系数M是表征互感强弱的物理量，是两个电路耦合程度的量度。 2 10 2 1 5、互感的计算 假设一个线圈电流I分布 计算该线圈产生的磁场在另一线圈产生的磁通量F 由M=F/I求出互感系数 11 4、互感现象的利弊 有利的一方面： 各类变压器 不利的一方面： 互感现象不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,且可发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。 例题：计算同轴螺旋管的互感。 解：假设在长直线管1上通过的电流为I1，则螺线管内中部的磁感应强度为： 根据互感系数的定义可得： 设有两个一长度均为l、横截面积为S，匝线分别为N1和N2的同轴长直密绕螺线管，试计算它们的互感系数（管内充满磁导率为 ? 的磁介质）。 穿过N2匝线圈的总磁通量为： 12 k叫做耦合系数，0≤ k≤1，其值与线圈的相对位置有关。 以上是无漏磁情况下推导的，即彼此磁场完全穿过。 当有漏磁时: 讨论： 线圈1的自感系数： 线圈2的自感系数： 13 当电键打开后，电源已不再向灯泡供应能量了。它突然闪亮一下，所消耗的能量从哪里来的？ ? 由于使灯泡闪亮的电流是线圈中的自感电动势产生的电流，而这电流随着线圈中的磁场的消失而逐渐消失，所以，可以认为使灯泡闪亮的能量是原来储存在通有电流的线圈中的，或者说是储存在线圈内的磁场中，称为磁能。 14 实验三： §9－5 磁场的能量 引入： 电容器充电，储存电场能量 电流激发磁场，也要供给能量，所以磁场具有能量。 当线圈中通有电