北京清华大学电磁学(1).ppt

：螺线管体积 【例】求长直螺线管的自感系数 【例】RL电路 1、充电 时间常数? 表示电流与其最大值的差变为最大值的 所经过的时间。 时间常数 : 2、放电 电流随时间按指数规律减少。 【例】趋肤效应 直流电路均匀导线横截面上的电流密度均匀分布。 但在交流电路中，随着频率的提高，导线横截面上的电流分布越来越向导线表面集中，这种现象称为趋肤效应。趋肤效应使导线的有效截面积减小，从而使其等效电阻增大。 波导管 交变电磁场?涡流?趋肤效应 §10.6 磁场的能量 一、自感磁能 断开电源，灯为什么还亮一下？ — 线圈中磁场具有能量 自感电动势做功—消耗自感线圈中的能量 * 2005年春季学期 陈信义编 第10章 电磁感应 电磁学（第三册） 电磁感应现象揭示了电与磁之间的联系和转化，为人类获取电能开辟了道路，引起了一场重大的工业和技术革命。 电流?磁场，磁场?电流？ 经过失败和挫折(1822—1831)，法拉第终于发现：感应电流与原电流的变化有关，而与原电流本身无关。 在恒定电流的磁场中，导线中无电流—法拉第感到迷惑。 1831年法拉第总结出以下五种情况都可产生感应电流：变化着的电流，运动着的恒定电流，在磁场中运动着的导体， 变化着的磁场，运动着的磁铁。 1832年法拉第发现，在相同的条件下，不同金属导体中产生的感应电流的大小，与导体的电导率成正比。 他认为，当通过回路的磁力线根数(即磁通量)变化时，回路里就会产生感应电流，从而揭示出了产生感应电动势的原因。 他意识到：感应电流是由与导体性质无关的感应电动势产生的；即使不形成导体回路，这时不存在感应电流，但感应电动势却仍然有可能存在。 §10.1 法拉第电磁感应定律 §10.3 感生电动势和感生电场 §10.5 自感 §10.2 动生电动势 §10.4 互感 §10.6 磁场的能量 §10.7 超导的电磁特性（教材P354-368） 目 录 【演示实验】发光二极管演示电磁感应、万用变压器演示涡流（跳圈、加热）、涡流的阻力（磁体在铝管内运动）、涡流阻尼摆、超导磁悬浮列车 当穿过闭合导体回路所限定的面积的磁通量发生变化时，回路中将产生感应电流。 §10.1 法拉第电磁感应定律 闭合导体 闭合回路 的正方向：L 的方向 的正方向：与L 成右手螺旋 感应电动势： 【演示实验】发光二极管演示电磁感应 感应电流的磁场 — 阻碍磁通量的变化 S S ? ? N 匝线圈情况： 涡流（Eddy current）： 大块导体处于变化磁场中，或相对于磁场运动，导体内产生闭合的涡旋状的感应电流。 电磁灶和变压器铁芯 异步电动机 【演示实验】万用变压器演示涡流（跳圈、加热）、涡流的阻力（磁体在铝管内运动）、涡流阻尼摆 磁链 磁通可按不同方式变化 感应电动势 :感生电动势 一般情况：磁场变化 同时 回路运动 :动生电动势 磁场变化、回路静止 磁场恒定、回路运动 【思考】非静电力是什么？ 感生电场 Lorentz力 §10.2 动生（motional）电动势 回路或其一部分相对恒定磁场运动，引起穿过回路的磁通变化 — 动生电动势。 非静电力： 动生电动势： 【思考】点b、a间的电势 + - b a f 【思考】 ? x x x x x x x x x x x x x x x x 任意形状的导线回路L，在恒定磁场中运动或形变，回路中产生的动生电动势为 外 【例】Lorentz 力不作功，只传递能量。 Lorentz 力不作功是指 外力作功 ? 感生电流能量 外 【例】法拉第圆盘（金属） R 切割 B 线 ?动生电动势 §10.3 感生电动势和感生电场 场的观点：变化的磁场在其周围空间激发感生电场 —产生感生电动势的非静电力场 回路静止，仅由磁场的变化引起穿过回路的磁通变化所产生的电动势 — 感生（induced）电动势 即使没有导体存在，变化的磁场也会在空间激发涡旋状的感生电场（非静电场） L 的方向： 的正方向 微分形式： “变化的磁场会激发电场” 【例】电子感应加速器（Betatron） B 轴对称?E感 轴对称 ？ 加速 v E感 —加速 Lorentz力 指向圆心 任何电场都可以写成 其中 因此，任何电场都满足 真空中电场的基本规律 微分形式： 积分形式： 计算感应电动势的两个公式 1、通量法则 2、按感生和动生电动势计算 §10.4 互感 互感电动势不仅与电流改变的快慢有关，而且也与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。 一个线圈中电流的变化，在另一线圈中产生感应