大学物理简明教程 教学课件 ppt 作者 陈执平 主编八 电磁感应.ppt

[例8-3]长为b，宽为a的矩形线圈ABCD与无限长直导线共面，且线圈的长边平行于长直导线，线圈以速度 向右平动，t时刻AD边距长直导线为x，长直导线中的电流按 规律随时间变化，如图，求回路中的电动势 。 [例8-5] 　如图 ，同轴电缆中金属芯线半径为 ，共轴金属圆筒半径为 ，其间充满磁导率为 的磁介质。金属芯线与金属圆筒上的电流大小为I，相等但方向相反，求芯线与圆筒间单位长度上的磁能及自感。 [例8-7] 一圆柱形电容器内、外导体截面半径分别为 和 ( ＜ )，中间充满介电常数为 的电介质.已知两极板间的电压随时间的变化为 时(k为常数)，求介质内距圆柱轴线为r处的位移电流密度。 解 设此电容器长为l，由第六章第五节的例题知 * 第八章　电磁感应 8－1 电磁感应定律 一、电磁感应现象 电流可以产生磁场，从自然界的对称原理出发，磁场是否也能产生电流? 法拉第得出结论：不论任何原因使穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就有电流出现。无独有偶。它与静电感应现象相对称，因此称电磁感应现象。电路中有电流，说明电路中存在电动势。如果将电磁感应中出现的电流称为感应电流，相 应的电动势就称感应电动势。 本书动画\电磁感应现象.exe 二、法拉弟电磁感应定律 本书动画\ （电磁感应现象）.SWF 8－2 感应电动势 一、电源与电动势 电源是维持电势差的装置 电源电动势 为将单位正电荷经电源内部从负极移到正极时，非静电力作的功 引入电动势来表述电源转化能量的能力 本书动画\电源的原理.exe 二、动生电动势和感生电动势 1．动生电动势 导线中的电子受到洛仑兹力 的作用。 2．感生电动势　 麦克斯韦 假设：变化的磁场在其周围空间会激发一种电场线是闭合的涡旋状电场，称为感生电场，以 表示 即 这与库仑静电场是不同的。 对感生电场 [例8-1] 如图磁感应强度 垂直于回路平面向里， ， ， 试求 ， ， 解　设定坐标系及回路正向， 则 [例8-2] 如图所示的回路，磁感应强度 垂直于回路平面向里，磁通量按下述规律变化 式中 的单位为毫韦伯， 的单位为秒．求： （1）在 时回路中的感生电动势为多少？ （2）电阻上的电流方向如何？ 解（1）　感生电动势为 代入 ，得 回路绕行正方向为顺时针，现 为负值，所以线圈中感生电流的方向是逆时针的，即从电阻的左边流向右边。 解 8－3　自感和互感 一、自感 载流线圈因自身电流变化，使穿过自身回路的磁通量发生变化而产生感应电动势，称为自感电动势。 比例系数 称为自感。 从毕奥－萨伐尔定律知，穿过线圈的磁通量与线圈中的电流成正比，即 L只与线圈形状、大小、匝数及周围磁介质有关。单位为亨利（ 当自感电动势一定，线圈回路的自感越大，回路中的电流越不易改变，自感L有维持原电路状态的能力，L就是这种能力大小的量度。回路的这种性质与力学中物体的惯性有些类似，称为电磁惯性。 当线圈由 匝构成，则通过的磁通量为 ，称为磁通链。 [例8-4] 如图（a），有一截面为矩形的N匝螺绕环，半径为R，截面边长为b和c，管内充满磁导率为 的均匀磁介质，试求其自感。 解　由图8－6(b)，在矩形截面上取面元 ，该面元距螺绕环中心为r。由安培环路定理得 处的磁感应强度　 穿过螺绕环的磁通链为 螺绕环的自感系数为 解　由安培环路定理可求得芯线与圆筒间距轴线r处的磁感应强度 长度为 的电缆段磁能为 单位长度磁能为 而 故 二、互感 以两个线圈为例。当其中一个线圈中电流发生变化时，邻近的另一个线圈中会产生电动势，此电动势称互感电动势。 本书动画\互感.exe 设 为电流 的磁场在线圈 中的磁通量，比例系数 称为线圈1对线圈2的互感。 同样地，电流 的磁场在线圈1中的磁通量为 理论和实验都证明 由法拉弟电磁感应定律，因线圈1中电流的变化，在线圈2中引起的电动势为 同理 在电工无线电技术中，人们经常应用互感现象，将变化的电讯号从一个电路传送到另一个与之