2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁场的能量.pptx

磁场的能量 电容充电后可以储存电场能量，而一个充电线圈也可电容充电后可以储存电场能量，而一个充电线圈也可以储存磁场能量，它所储存的磁能，是电流建立过程中抵以储存磁场能量，它所储存的磁能，是电流建立过程中抵抗感应电动势做功而得到的。抗感应电动势做功而得到的。电池BATTERYRL 考察在开关合上后考察在开关合上后的一段时间内，电路中的一段时间内，电路中的电流滋长过程：的电流滋长过程：一、磁能的存储过程一、磁能的存储过程磁场的能量由欧姆定律由欧姆定律这一方程的解为：这一方程的解为：I0It0说明：电流的增长随时间而逐说明：电流的增长随时间而逐渐增大，直到达到平衡状态。渐增大，直到达到平衡状态。回路中除直流电源外，还有线圈的感应电动势，回路中除直流电源外，还有线圈的感应电动势，回路方程为：回路方程为：左右两边乘以左右两边乘以 I dt 再积分得再积分得4此三项分别代表：此三项分别代表：电源所作的功电源所作的功电阻上的热损耗电阻上的热损耗磁场的能量磁场的能量5当开关打到当开关打到 2 时由于自时由于自感存在，回路中电流不感存在，回路中电流不会马上为零，须经历时会马上为零，须经历时间间 t 后才为零。后才为零。LRK12磁场的能量：磁场的能量：6以螺线管为例：以螺线管为例：二、磁场能量密度：二、磁场能量密度：单位体积中储存的磁场能量单位体积中储存的磁场能量wm磁场总能量：磁场总能量：7穿穿过过以以闭闭合合回回路路L L为为周周界界的的任意曲面任意曲面图示电容器充电、放电电路在非恒定情图示电容器充电、放电电路在非恒定情况上式是否仍然成立？对于况上式是否仍然成立？对于L L为周界任为周界任取闭合面取闭合面 稳恒磁场安培环路定理稳恒磁场安培环路定理8与与 导导 线线相交相交穿穿过过电电容容器器两两极板之间极板之间回路中回路中 导线有传导电流导线有传导电流 极板处中断但又电荷极板处中断但又电荷积累积累 极板间有电场建立极板间有电场建立位移电流密度9位移电流位移电流全电流在任何情况下都全电流在任何情况下都是连续的，具有闭合性是连续的，具有闭合性 10 位移电流位移电流 传导电流传导电流共同点共同点 激发磁场激发磁场 激发磁场激发磁场实质实质 变化的电场变化的电场 自由电荷定向运动自由电荷定向运动不同点不同点 不产生焦耳热不产生焦耳热 产生焦耳热产生焦耳热11麦克斯韦方程组 12+R作辅助线作辅助线 a ba b，形成闭合回路。，形成闭合回路。方向：方向：方法一方法一解：解：有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。力线运动。求：动生电动势。求：动生电动势。例例已知：已知：13有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁有一半圆形金属导线在匀强磁场中作切割磁力线运动。力线运动。求：动生电动势。求：动生电动势。+R例例已知：已知：方法二方法二 方向：方向：解：解：14由感生电动势表达式由感生电动势表达式等式左边等式左边等式右边等式右边r R 时，时，LBRr n