大学物理：22章电磁感应.ppt

补充： 涡电流（涡流） 1. 涡电流的概念 大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流。 铁芯 交 流 电 源 涡流线 铁 芯中的 涡电流 ２．涡电流的热效应 　　利用涡电流进行加热的方法叫做感应加热。 3、电磁阻尼 利 2、家用 电磁灶 低频炉 中频炉 高频炉 及特种合金 1、冶炼难熔金属 金属块中的涡电流将受到磁场的作用力。当金属块相对于磁场运动时，涡电流所受磁力总是反抗相对运动，即产生阻尼作用，叫做电磁阻尼 可用于电度表、电磁制动机械，甚至磁悬浮列车等。 减少涡流的途径 1、选择高阻值材料 （电机变压器的铁芯 材料是硅钢而非铁） 2、多片铁芯组合 弊 增加能耗 热效应过强--温度过高-- --易破坏绝缘--造成事故 应减少涡流 如变压器铁芯。 不论何种方式只要能使穿过闭合回路的磁通量发生变化，此闭合回路内就会有感应电动势出现。 引起磁通量变化的原因是多种多样的，必须依据情况作具体分析。 如图，依场叠加原理知，穿过回路1的磁通量为： 由回路l中的电流I1在回路1中引起的磁通量 由回路2中的电流I2在回路1中引起的磁通量 22.3 自感 互感 则，回路1的电动势为： 由回路l条件变化而在回路1中引起的电动势 由回路2条件变化而在回路1中引起的电动势 ～自感电动势 ～互感电动势 一、 自感 1. 自感现象 由于回路中电流变化，引起穿过回路包围面积的磁通变 化，从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现 象。 自感电动势 由叠加原理： 自感系数： 定义：某回路的自感，在数值上等于通有单位电流时，穿过回路的全磁通。 L与回路形状、大小、匝数及周围介质的磁导率有关。与 I 无关 由毕-萨定律： 2. 自感系数 (1) 定义： (2) 物理意义 由法拉第定律 若 为常数 描述线圈电磁惯性的大小；～基本的电器元件。 一定, 线圈阻碍 变化能力越强。 当 物理意义： L单位：亨利（H） 愣次定律的数学表达式 常用： 自感现象的应用： （1）汽车点火装置 （2）日光灯的镇流器　　 日光灯镇流器的作用:日光灯点燃时产生 大大高于电源电压的瞬时电压;日光灯正 常工作时使加在灯管的电压大大低于电源电压。 自感现象不利的一面： 自感系数很大而电流有很强的电路（如大型电动机的定子绕组）中，在切断电路的瞬间，由于电流强度在很短的时间内发生很大的变化，会产生很高的自感电动势，使开关的闸刀和固定夹片之间的气电离而变成导体，形成电弧。这会烧坏开关，甚至危人员安全。因此，切断这段电路时必须采用特制的安全开关，逐渐增加电阻来断开电路。 起动器 s 镇流器 灯管 ?220v 设螺线管通有电流I，管内磁感应强度 通过每匝线圈的磁通量 通过整个螺线管的磁链 所以螺线管的自感系数 例1、有一长度为l的长直螺线管，单位长度的匝数为n， 截面积为S，其中充满磁导率为 的磁介质。试求该螺 线管的自感系数。 提高L的途径 增大V 提高n 放入 ? 值高的介质 实用 例2、有一同轴电缆，内、外圆 筒截面半径分别为 、 ，两 圆筒间磁介质的磁导率为 ，如 图所示，试计算该电缆单位长度 的自感系数。 设电缆传输的电流为I，且电流由内筒流入，外 筒流出。据安培环路定理，电缆两导体圆筒间磁感应 强度表达式为 通过单位长度一段的磁通量，即为通过图中截面ABCD 的磁通量 因此，该电缆单位长度的自感系数 总结：求L的步骤(与求电容C类似) 设 分布 求 1 2 实验、理论均证明： 定义1：两线圈的互感系数为其中一个线圈中电流为 1个单位时，通过另一个线圈的磁通量。 定义2：两线圈的互感系数为其中一个线圈中电流 变化率为1个单位时，在另一个线圈中产生的感应 电动势。 M只与两线圈的位置，形状，大小，匝数，介质有关 负号表示互感电动势阻碍另一线圈中电流的变化 M是两电路耦合程度的量度 互感现象的应用 利用互感现象可以把能量从一个线圈传递到另一 个线圈，因此在电工技术和电子技术中有广泛的应用 如：变压器 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. 例1. 两个长度与横截面都相同的共轴螺线管（设长度 截面S的线度），匝数分别为 、 ，如图所示。管内介质的磁导率为 。求：（1）二线圈的互感系数；（2）二线圈的自感系数及其与互感系数的关系。 两螺线管共轴，且 ：完全耦合 两螺线管轴相互垂直， ：不耦合 一般情况： （