2021-2022学年高二物理竞赛课件：电磁感应（16张PPT）.pptx

磁磁场场能量能量由于由于该能量以磁场的形式储存于线圈之中该能量以磁场的形式储存于线圈之中磁磁场场能能量量长直螺线管：长直螺线管：所以磁场能量：所以磁场能量：磁场能量密度：磁场能量密度：则非均匀空间磁场总能量：则非均匀空间磁场总能量：磁场能量计算步骤：磁场能量计算步骤：（1）写）写B（H）的表达式（一般用环路定理）的表达式（一般用环路定理）（2）写）写 ，取，取dV，写出，写出（3）积分）积分例例.用求磁场能量的方法，求同轴电缆单位长度的自感用求磁场能量的方法，求同轴电缆单位长度的自感 系数。系数。由于同轴电缆内、外圆筒通以的电流，大小相等，由于同轴电缆内、外圆筒通以的电流，大小相等，方向相反，因此在内圆筒以内及外圆筒以外的空间中，方向相反，因此在内圆筒以内及外圆筒以外的空间中，磁场强度都为零。在内、外两圆筒之间的空间内，离开磁场强度都为零。在内、外两圆筒之间的空间内，离开轴线的距离为轴线的距离为r处的磁场强度为：处的磁场强度为：该处的磁场能量体密度该处的磁场能量体密度取长取长l、厚度、厚度dr薄圆柱壳层体积元薄圆柱壳层体积元dV，则，则 与与 相比较，可得相比较，可得故单位长度的自感系数为：故单位长度的自感系数为：电磁感应小结电磁感应小结小结例例、如图所示，长直导线如图所示，长直导线AB中的中的I沿导线向上，且以沿导线向上，且以 的变化率均匀增长，导线附近放一个与之的变化率均匀增长，导线附近放一个与之共面的直角三角形线框，其一边与导线平行，尺寸如图共面的直角三角形线框，其一边与导线平行，尺寸如图所示。求感应电动势的大小和方向。所示。求感应电动势的大小和方向。取如图所示的坐标，取如图所示的坐标，线框斜边方程为：线框斜边方程为：回路方向顺时针，面积方向向内。回路方向顺时针，面积方向向内。方向为逆时针方向为逆时针dxdx回路方向顺时针，面积方向向内。回路方向顺时针，面积方向向内。I 例例 有两个半径分别为有两个半径分别为 和和 的的“无限长无限长”同同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为 的的磁介质磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流当两圆筒通有相反方向的电流 时，试时，试 求求（1）磁介质中任意点）磁介质中任意点 P 的磁感应强度的的磁感应强度的 大小大小;（2）圆柱体外面一点）圆柱体外面一点 Q 的的 磁磁感强度感强度.解解 对称性分析对称性分析I同理可求同理可求II注意：注意：(1)（2）均匀介质的）均匀介质的 公式与真空公式的区别是公式与真空公式的区别是 和和 。小结ABCo根据对称性分析根据对称性分析解解 例例 如图一通有电流如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强的闭合回路放在磁感应强度为度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直垂直.回路由直导线回路由直导线 AB 和半径为和半径为 的圆弧导线的圆弧导线 BCA 组成组成，电流为顺时针方向电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力求磁场作用于闭合导线的力.ACoB因因由于由于故故例例 已知载流圆线圈中心处的磁感强度为已知载流圆线圈中心处的磁感强度为B0，此圆线圈的，此圆线圈的磁矩与一边长为磁矩与一边长为a通过电流为通过电流为I的正方形线圈的磁矩之比为的正方形线圈的磁矩之比为2 1，求载流圆线圈的半径，求载流圆线圈的半径解：设圆线圈磁矩为解：设圆线圈磁矩为p1，方线圈磁矩为，方线圈磁矩为p2