五电磁感应与暂态过程电磁学三版.pptxVIP

第五章 电磁感应与暂态过程§0引言 §1电磁感应定律§2动生电动势和感生电动势§3互感和自感§4暂态过程电流（运动的电）产生磁场，磁场是否产生电场？ 磁生电的发现、认识历程。?安培，科拉顿的认识及做法： 大电流→强磁场。一般情况下，没有观察到磁产生的电，磁场 不够强，采用大电流\强磁场产生电。?阿喇果揭开磁生电之谜的机会： 1822年发现电磁阻尼现象，但不能进行深层物理解释。? M. Faraday的贡献： 英国科学家M. Faraday历经近十年艰辛探索， 1831年8月29日实验发现：当导体回路中磁通量 发生变化时，回路中将出现电流。这一现象称为电磁感应现象。 1820年奥斯特发现电流磁效应法拉第(1791~1867)伟大的物理学家、化学家、19世纪最伟大的实验大师。右图为法拉第用过的螺绕环§0 引言作业：P331-333 5,7,9§1 电磁感应定律一、电磁感应现象1、实验安排实验一插入、拔出磁棒。 实验二实验结果： (1) 插、拔磁铁时有电流产生； (2) i 的大小与相对运动速度有关， i 的方向决定 于是插入还是拔出磁棒。 将磁棒换为载流线圈，插入、拔出线圈实验结果： 仍有电流产生； ? ?产生的 i 与磁场产生的产生源（磁铁、载流线圈）无关两实验共同点：磁极相对运动。 思考实验三通、断电流线圈。 “相对运动”是否为产生 i 的唯一方式或原因？ 实验现象为： (1) 虽无相对运动，但仍有电磁感应现象发生； (2) 相对运动只是产生i 的一种方式，并非一般性条件。 (3) 作为一般性结论，回路中产生i 的条件是什么？ （见下页） 2、结论 以上实验和其他实验一致表明：回路中磁通发生变化时， i 产生 ，其大小决定于 、方向决定于 的增减。 分析必定有对应的(推动力)电动势 i 存在感应电动势其与的关系法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律1、定律内容单匝k为比例系数，在SI制中：k=1 ，定律表成2、定律讨论（1）N 匝串联，总电动势 为总磁通，或称为磁链。若→ →（2） e 的大小，并非 。 （3） e 的正负 （e的负号说明）均为标量，其正负与规定有关。? 的正负与曲面法向矢量的选取有关? e的正、负与回路环绕(电流)的正方向选取有关规定环绕（电流I）正方向两个正方向之间的关系曲面法向矢量n正方向右手系环绕方向（I）正方向环绕方向环绕(I )正方向环绕(I )正方向例：通过回路的磁场增加，求感生电动势的方向 的正负与曲面法向矢量（或环绕）正方向选取有关，但其实际方向与曲面法向矢量（ 或环绕 ）正方向无关??选定一个正方向，另一按由右手系给出。条件：两正方向构成右手系问题：更简便的方向判断方法？Tank↗ 三、楞次定律作用：判定感应电流的方向或感应电流的作用。内容：回路中产生的感应电流的“效果” 总是阻碍引起感应电流的“原因”原因：磁通量增加、减少， 线圈、磁铁靠近回路等阻碍： 抵消磁通量变化，阻止相对运动概念设计：坦克的电磁防护物理意义：是能量守恒定律在电磁感应现象中的体现，其数学表现是法拉第电磁感应定律中的负号。电磁驱动（异步电动机）测速仪能量如何守恒？结合右上图说明[例1]均匀磁场 中的平面回路，一边长为l,可以良好接触地运动，求 。 [解]环绕正方向①例2：无限长直导线，流稳恒电流，线圈运动形式如图所 示解： ① 在如图所示的正环绕方向下② bx(t)a②③与楞次定律分析得到的结果相同 ③电流随时间变化 ，线圈运动。bax③1、涡流 (eddy current)在其内部也会产生感应电流。电流呈涡旋状，称其为涡电流，简称涡流。大块导体单个金属闭合回路2、涡流的磁场与引起涡流的磁场的相位关系（由楞次定律分析）B(t)B’(t)四、涡流的概念及应用3、涡流的物理效应(1)热效应：电流通过导体产生焦耳热。应用：真空熔炼、熔化焊接；电磁灶。危害：涡流损耗---变压器、电机铁芯，制成片状，缩小涡流范围，减少损耗。(2) 机械效应：电磁阻尼、电磁驱动。 I i i B1、概念---何谓趋肤导线载流的特性： 2、引起趋肤效应的原因:涡流 分析：涡流i与电流I的方向: 导体内部: 相反 导体表面附近：相同结果：导体内部电流降低，表面电流 增加-----趋肤效应。五、趋肤效应3、电流密度分布电动力学：入射电磁波穿透深度ds：趋肤深度,j0ds 小→ → j衰减快→ →趋肤效应强当 ， 则 即：高频电流，良导体的趋肤效应明显。d电阻与频率有关万用表测量电阻是直流电阻如何制作与频率无关的电阻？4、趋肤效应的影响电流占据的截面积随频率降低，电阻随频率增加。5、技术应用中的趋肤效应(a)金属表面淬火 镀金、银或铜（电脑主板） 微波