第5章随时间变化的电磁场

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1、静止电荷的电场与稳恒电流的磁场真空中的场方程：随时间变化的电场和磁场特点：①场矢量不随时间发生变化；②电场和磁场彼此独立。特点：①场矢量随时间变化；②电场和磁场不可分割地联系在一起。麦克斯韦方程1§5.1电磁感应现象与电磁感应定律§5.2电磁感应现象的物理实质§5.3互感与自感§5.4LR电路中的暂态过程磁场的能量§5.5位移电流及其物理实质§5.6麦克斯韦方程组电磁波§5.7电磁场的能量五、随时间变化的电磁场麦克斯韦方程2一、电磁感应现象二、感应电动势的大小和方向三、法拉第电磁感应定律§5.1电磁感应现象与电磁感应定律3奥斯特(1820年)发现电流具

2、有磁效应由对称性人们会问：磁是否会有电效应？电磁感应现象从实验上回答了这个问题反映了物质世界的对称美JosephHenryMichaelFaraday十年磨一剑历史41791年9月22日生于一个英国工人家庭，父亲是一个铁匠。十三岁时，他到一家装订和出售书籍的铺子里当学徒。1813年在伦敦皇家研究院任院长戴维的助手。法拉第Faraday，Michael（1791～1867）英国物理学家，化学家。5法拉第Faraday，Michael（1791～1867）1833～1834年，他发现了两条电解定律，这是电化学的开创性工作。从1834年起，法拉第对伏打电池、

3、静电、电容和电介质的性质进行了大量实验研究。为了纪念他在静电学方面的工作，电容的SI单位称为法拉。1845年8月，法拉第发现原来没有旋光性的重玻璃在强磁场作用下产生旋光性，使偏振光的偏振面发生偏转。磁致旋光效应后来称为法拉第效应。同年发现大多数物质具有抗磁性。1831年起，法拉第进行了一系列实验，发现电磁感应现象。这一发现为变压器和发电机的出现奠定了基础。为阐述这些发现，他先后提出了磁力线和电力线的概念。1832年法拉第发表了《不同来源的电的同一性》一文，用实验证明不同形式的电，如摩擦电、感应电及温差电，其本质都是一样的。6法拉第Faraday，Mic

4、hael（1791～1867）法拉第专心从事科学研究，许多大学欲赠予名誉学位，均遭拒绝。他不愿主持伦敦的皇家研究院和皇家学会，也谢绝封爵。他1867年8月25日卒于维多利亚，逝世前拒绝安葬在威斯敏斯特教堂牛顿墓旁边。法拉第著有《电学实验研究》、《化学和物理学实验研究》等著作。法拉第热心科普工作，每年圣诞节都特别对儿童作一系列科学演讲。他的科普讲座深入浅出，配以丰富的演示实验，深受欢迎。7法拉第Faraday，Michael（1791～1867）法拉第被公认为最伟大的“自然哲学家”之一。在他留下来的笔记中，有这么一段话：“至于天才及其威力，可能是存在的，

5、我也相信是存在的，但是，我长期以来为我们实验室寻找天才却从未找到过。不过我看到了许多人，如果他们真能严格要求自己，我想他们已成为有成就的实验哲学家了。"8一、电磁感应现象（P204）第一类第二类闭合导线回路固定不动，所在处的磁场随时间变化闭合导线回路或其一部分运动，磁场恒定不变。××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××9一、电磁感应现象（P204）××××××××××××××××××××××××第二类第一类产生电磁感应现象的共同原因：磁通量的变化在回路中产生感应电动势。回路中磁通量Φ随时间发生了变化。电磁感应现象

6、的本质：10二、感应电动势的大小和方向导体回路中的感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比。1、大小（P204）法拉第由实验总结出：11二、感应电动势的大小和方向闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化。2、方向（P206）－－楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象上的具体体现。iNS12规定：感应电动势的正方向与磁通的正方向成右手螺旋关系。三、法拉第电磁感应定律（P207—208）回路的绕行正方向与回路圈围面积的正法线方向成右手螺旋关系。（常取磁感线方向）13三、法拉第电磁感应定律（P207—208）单位（

7、SI制）：说明：ε：伏特（V）Φm：韦伯（Wb）感应电动势的正方向与磁通的正方向成右手螺旋关系。回路的绕行正方向与回路圈围面积的正法线方向成右手螺旋关系。（常取磁感线方向）规定：负号：计算结果的正负给出了是楞次定律在上面所给定的参考方向配合下的体现。电动势的实际方向。（k=1)14若回路由N匝导线组成，全磁通讨论：磁链（Φi：第i匝中穿过的磁通）若：15例题1（P210例5.1—2）bR设ε正方向为建立坐标系如图。在任意坐标x处取一面元若电流增长，ε实际方向根据法拉第电磁感应定律，解：为逆时针顺时针；（订正：ε的参考方向为顺时针方向）16解：螺线管电流

8、变化时，小环路内出现感应电流。用于测量磁介质中磁感应强度。例题2（P210例5.1—3）通过测