电磁感应和电磁场.ppt

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1、张甫宽理学院物理系大学物理学电子教案第9章电磁感应和电磁场电流磁场电磁感应现象感应电流1831年法拉第闭合回路变化实验产生产生?问题的提出一、电流电流密度第1节电流密度电动势电流——大量电荷有规则的定向运动形成电流。方向：规定为正电荷运动方向。大小：单位（SI）：安培（A）电流强度——单位时间内通过某截面的电量。电流密度：导体中某点的电流密度，大小等于通过该点垂直于电流方向的单位面积的电流强度。方向：该点电流的方向。电流密度和电流强度的关系穿过某截面的电流强度等于电流密度矢量穿过该截面的通量。电流强度是电流密度的通量。二、稳恒电场——

2、电流的连续性方程稳恒电流：导体内各处的电流密度都不随时间变化对稳恒电流有：在稳恒电流情况下，导体内电荷的分布不随时间改变。不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场，这种电场称稳恒电场。三、电源与电动势非静电力：能把正电荷从电势较低点（如电源负极板）送到电势较高点（如电源正极板）的作用力称为非静电力，记作Fk。+–提供非静电力的装置就是电源。静电力欲使正电荷从高电势点到低电势点。非静电力欲使正电荷从低电势点到高电势点。非静电场强方向：自负极经电源内部到正极的方向为正方向。电源外部Ek为零，电动势：把单位正电荷从负极经电源内部移到正

3、极时，电源中非静电力所做的功。单位正电荷绕闭合回路一周时，电源中非静电力所做的功。+–第2节电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律导体回路中产生的感应电动势的大小，与穿过导体回路的磁通量对时间的变化率成正比。（1）负号反映感应电动势的方向，是楞次定律的数学表示。（2）对N匝线圈，有在t1到t2时间间隔内通过导线任一截面的感应电量对N匝线圈—磁通链感应电流二、楞次定律感应电流的磁通量总是反抗回路中原磁通量的变化。1、判明穿过闭合回路内原磁场的方向；2、根据原磁通量的变化,按照楞次定律的要求确定感应电流的磁场的方向；3、按右手法则由感应电流磁

4、场的方向来确定感应电流的方向。例:无限长直导线共面矩形线圈求:已知:解:在无限长直载流导线旁有相同大小的四个矩形线圈，分别作如图所示的运动。判断回路中是否有感应电流。思考一、动生电动势动生电动势是由于导体或导体回路在恒定磁场中运动而产生的电动势。第3节动生电动势与感生电动势+++++++++++++++++++++动生电动势的成因导线内每个自由电子受到的洛仑兹力为非静电力洛仑兹力是产生动生电动势的根本原因。+++++++++++++++++++++对于一段导体ab，动生电动势的计算方法（2）法拉第电磁感应定律（1）动生电动势公式动生电

5、动势的方向判定动生电动势的公式上图中，a点电势高。例1：如图，长为L的铜棒在磁感应强度为的均匀磁场中，以角速度绕O轴转动。求：棒中感应电动势的大小和方向。解：方法一，应用动生电动势公式取微元方向方法二：应用法拉第电磁感应定律作辅助线，形成闭合回路OACO符号表示方向沿AOCAOC、CA段没有动生电动势例2：一直导线CD在一无限长直电流磁场中作切割磁力线运动。求：动生电动势。abIl解：方法一方向方法二abI作辅助线，形成闭合回路CDEF方向二、感生电动势和感生电场导体或导体回路不动，仅由磁场变化而产生的感应电动势，称为感生电动势。变化

6、的磁场在其周围激发一种电场，这种电场能对处于其中的电荷施加力的作用，这种电场称为感生电场（或涡旋电场）。感生电动势的公式讨论2）S是以L为边界的任一曲面。的法线方向应选得与曲线L的积分方向成右手螺旋关系是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率1）此式反映变化磁场和感生电场的相互关系，即感生电场是由变化的磁场产生的。不是积分回路线元上的磁感应强度的变化率与构成左旋关系。3）由静止电荷产生由变化磁场产生线是“有头有尾”的，是一组闭合曲线起于正电荷而终于负电荷线是“无头无尾”的感生电场（涡旋电场）静电场（库仑场）具有电能，对电荷有作用力具有电

7、能，对电荷有作用力例：局限于半径R的圆柱形空间内分布有均匀磁场，方向如图。磁场的变化率求：圆柱内、外的分布。方向：逆时针方向感生电场电力线L——自感系数，单位：亨利（H）一、自感由于回路自身电流、回路的形状、或回路周围的磁介质发生变化时，穿过该回路自身的磁通量随之改变，从而在回路中产生感应电动势的现象。1、自感现象磁通链数第4节自感和互感2、自感电动势L的计算若回路几何形状、尺寸不变，周围介质的磁导率不变自感电动势是反抗电流的变化,而不是反抗电流本身。自感的计算步骤：Slμ例：试计算长直螺线管的自感。已知：匝数N,横截面积S,长度l,

8、磁导率Slμ二、互感2、互感系数与互感电动势1)互感系数(M)因两个载流线圈中电流变化而在对方线圈中激起感应电动势的现象称为互感应现象。1、互感现象若两回路几何形状、尺寸及相对位置不变，周围无铁磁性物质。实验指出：实验