§12-1电磁感应及其基本规律

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1、第十二章电磁感应和麦克斯韦电磁理论1§12-1电磁感应及其基本规律§12-2互感和自感*§12-3涡流和趋肤效应§12-4磁场的能量§12-5超导体的电磁特性§12-6麦克斯韦电磁理论§12-7电磁波的产生和传播*§12-8电磁波理论*§12-9电磁场的能量和动量第十二章电磁感应和麦克斯韦电磁理论2§12-1电磁感应及其基本规律一、电磁感应现象(electromagneticinductionphenomenon)1.磁场相对于线圈或导体回路改变大小和方向2.线圈或导体回路相对于磁场改变面积和取向实验表明，磁场相对于线圈或回路改变大小或方向，会在回路中产生电流，并且改变得

2、越迅速，产生的电流越大。实验表明，导体回路相对于磁场改变面积和取向会在回路中产生电流，并且改变得越迅速，产生的电流越大。3只要穿过导体回路的磁通量发生变化，该导体回路中就会产生电流。由磁通量的变化所引起的回路电流称为感应电流。在电路中有电流通过，说明这个电路中存在电动势，由磁通量的变化所产生的电动势称为感应电动势。电流与电动势相比，电动势具有更根本的性质。当穿过导体回路的磁通量发生变化时，回路中必定产生感应电动势。把由于磁通量变化产生感应电动势的现象，统称为电磁感应现象。4二、电磁感应定律(electromagneticinductionlaw)和都是标量，其方向要与

3、预先设定的标定方向比较而得出；规定两个标定方向满足右螺旋关系。1.法拉第电磁感应定律如果回路有n匝线圈，各匝的磁通量分别为1,2,…,n，那么=1+2+…+n；导体回路中感应电动势的大小与穿过该回路的磁通量的时间变化率成正比。如果每匝的磁通量都相等于，则n5M.Faraday,1791—1867，英国物理学家、化学家，著名的自学成才的科学家。1791年9月22日萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。因家庭贫困仅上过几年小学，13岁时便在一家书店里当学徒。由于他爱好科学研究，专心致志，受到英国化学家戴维的赏识，1813年3月由戴维举荐到皇家研究所任实验室助手。

4、这是法拉第一生的转折点，从此他踏上了献身科学研究的道路。1815年5月回到皇家研究所在戴维指导下进行化学研究。1824年1月当选皇家学会会员，1825年2月任皇家研究所实验室主任，1833—1862任皇家研究所化学教授。1846年荣获伦福德奖章和皇家勋章。1867年8月25日逝世。62.楞次定律(Lenzlaw)闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化的。感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因的。楞次定律的后一种表述可以方便判断感应电流所引起的机械效果的问题。“阻碍”或“反抗”是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。磁棒插入线圈回

5、路时，线圈中感应电流产生的磁场阻碍磁棒插入，若继续插入则须克服磁场力作功。感应电流所释放出的焦耳热，是插入磁棒的机械能转化来的。ε7Lenz,HeinrichFriedrichEmil,1804—1865，楞次是俄国物理学家和地球物理学家，生于爱沙尼亚的多尔帕特。早年曾参加地球物理观测活动，发现并正确解释了大西洋、太平洋、印度洋海水含盐量不同的现象，1845年倡导组织了俄国地球物理学会。1836年至1865年任圣彼得堡大学教授，兼任海军和师范等院校物理学教授。楞次在物理学上的主要成就是发现了电磁感应的楞次定律和电热效应的焦耳－楞次定律．8三、感应电动势(induction

6、electromotiveforce)即导体在磁场中运动所产生的感应电动势。1.动生电动势abεab在运动导体上产生的动生电动势为注意产生动生电动势的条件：不要求回路；在磁场中运动的导体；导线运动必须切割磁感应线。作用于自由电子的洛伦兹力是提供动生电动势的非静电力，该力所对应的非静电性电场就是作用于单位正电荷的洛伦兹力，即9对电荷有作用力；若有导体存在能形成电流；感生电场电场线不是有头有尾，是闭合曲线；对电荷有作用力；若有导体存在能形成电流；静电场电场线起于正电荷止于负电荷，是有头有尾的曲线；保守力、保守场。非保守力、有旋场。2.感生电动势导体不动，而由于磁场的大小或方向

7、变化所产生的感应电动势，称为感生电动势。变化的磁场能够在空间激发一种电场，称为涡旋电场或感应电场，它不是保守场，是非静性电场，产生感生电动势。由变化的磁场激发；由静止的电荷激发；10一般情况下空间可能同时存在静电场EC和涡旋电场EW，总电场E=EC+EW,称为全电场。若用EW表示涡旋电场的电场强度，W为闭合回路中产生的感生电动势，则感生电动势的产生同样不要求电路闭合，对于处于涡旋电场EW中的一段导线ab中产生的感生电动势可以表示为11全电场的环路积分为根据矢量分析的斯托克斯定理[见教材附录(二)]，应有涡旋电场在变化磁场周围