海南大学《大学物理》第7 章 电磁感应.pptVIP

三、感生电动势和感生电场 麦克斯韦认为：在磁场变化时，不但会在导 体回路中，而且在空间任一地点都会产生感生电场。 令 表示空间内任一静止回路 L 上的位移元，S 为该回路所围面积，则 由于感生电场的环路积分不为零，所以它又叫做涡旋电场。 三、感生电动势和感生电场 2. 感生电场与静电场的比较 静电场 感生电场 场 源 环 流 正负电荷 变化的磁场 电 势 势场 非势场 电场线 不闭合 闭合 通 量 三、感生电动势和感生电场 一般有 例：电子感应加速器如图所示，假设磁场均匀， 已知磁感应强度随时间的变化率为 。 求：半径为r处的感生电场 解：设感生电场为E 由法拉第电磁感应定律 四、互感 1. 互感电动势 闭合导体回路中的电流随时间变化时，它周围的磁场也随之变化，在它附近的其他导体回路中就会产生感生电动势。这种电动势称为互感电动势。 线圈1、2固定不动。 假设线圈1中的电流i1随时间变化，在线圈2中产生的感应电动势称为互感 电动势 ?21。 四、互感 根据毕奥—萨伐尔定律可知： i1 在 L2 中所产生的全磁通 M21 称为回路 L1 对回路 L2 的互感系数。 互感系数取决于两个回路的几何形状、相对位置、各自的匝数以及他们周围磁介质的分布。它与电流 i1 无关。 两个回路固定时，互感系数是一个常数。 四、互感 由电磁感应定律，互感电动势 反之，同样道理 四、互感 对给定的一对导体回路，有 M 称为这两个回路的互感系数，简称互感。 互感系数的单位 亨利（H）,简称亨。 2. 互感系数 例 计算共轴的两个长直螺线管之间的互感系数 设两个螺线管的半径、长度、匝数为 解 设 设 四、互感 变压器。 3.互感的应用举例 互感也有不利的地方,如打电话窜线。 使两线圈的互感 M 减小的办法之一,是使两线圈互相垂直。 五、自感 当一个回路中的电流变化时，通过回路自身的全磁通也发生变化，因而回路自身也产生感生电动势。这种电动势称为自感电动势。 L称为回路的自感系数。 自感系数取决于回路的几何 形状、线圈匝数以及周围磁介质的分布。它与电流 i 无关。 自感系数的单位 亨利（H）,简称亨。 五、自感 自感电动势 考虑自感电动势时,通常选电流的方向为回路的正方向,并且假设 ?L的方向与正方向一致。 可以看出，若di0 ,则?L0,与正方向相反,阻碍电流的变化; 若di0 ,则?L0,与正方向相同,也阻碍电流的变化。 自感系数的计算 假设电路中流有电流 I , I?B?? ，再计算 L= ? /I 例1： 求单层密绕长直螺线管的自感 已知 l、 N、S、? 解: 设回路中通有电流 I L仅与回路、介质有关 I 例2： 同轴电缆由半径分别为 R1 和R2 的两个无限长同轴导体和柱面组成 求 无限长同轴电缆单位长度上的自感 解 由安培环路定理可知 五、自感 自感现象的应用： 镇流器，扼流圈等。 自感也有不利的一面（大电流的电路拉闸时要小心）。 涡流的热效应：?高频感应加热炉； ?变压器铁芯用绝缘硅钢片叠成 ；?电磁炉。 涡流的机械效应： ?电磁阻尼（电表，制动器）； ?电磁驱动（异步感应电动机）。 第 7 章 电磁感应 第 10 章 电磁感应 一、法拉第电磁感应定律 二、动生电动势 三、感生电动势和感生电场 四、互感 五、自感 六、磁场的能量 一、法拉第电磁感应定律 1. 问题 1820年，奥斯特 对称性 磁的电效应？ 反映了物质世界对称的 电流磁效应 变 磁 生 电 的 发 现 者 —— 法 拉 第 英国物理学家。他是一个穷铁匠的儿子，兄妹10人。小学没毕业就失学，当了装订工。但失学不失志，经常阅读书报。当了戴维助手。1821年受任为皇家研究所试验室主任。 法拉第像 法拉第（1791-1867） 1821年，法拉第开始电磁学的研究，总共工作四十年。 写出了《电学的实验研究》。 一生谢绝了许多奖赏。 变 磁 生 电 的 发 现 者 —— 法 拉 第 1822-1831年，法拉第总结出以下五种情况都可以产生感应电流： 2. 电磁感应现象实验 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 变化着的电流 一、法拉第电磁感应定律 磁铁（或通电线圈）与线圈相对运动时线圈中产生电流，图a和图b。电流计的指针发生偏转，且运动方向不同，偏转方向也不同。 一、法拉第电磁感应定律 线圈中电流变化时另一线圈中产生电流，图c。 一、法拉第电磁感应定律 闭合回路的一部分切割磁力线，回路中产生电流，图d。 一、法拉第电磁感应定律 3. 总结 法拉第实验归纳为： 当穿过闭