第八章 电磁感应PPT讲稿.ppt

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1、第1页，共59页，编辑于2022年，星期三教学基本要求教学基本要求 一一一一 掌握掌握掌握掌握并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定并能熟练应用法拉第电磁感应定律和楞次定律来计算感应电动势，并判明其方向律来计算感应电动势，并判明其方向.二二二二 理解理解理解理解动生电动势和感生电动势的本质动生电动势和感生电动势的本质.了解了解有旋电场的概念有旋电场的概念.三三三三 了解了解了解了解自感和互感的现象自感和互感的现象,会计算几何形状简单的会计算几何形状简单的导体的自感和互感导体的自感和互感.四四四四 了解了解了解了解磁场具有能量和磁能密度的概念磁场具有能量和磁能密度的概念,会计算会计算均匀磁场和对

2、称磁场的能量均匀磁场和对称磁场的能量.五五五五 了解了解了解了解位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及位移电流和麦克斯韦电场的基本概念以及麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义麦克斯韦方程组（积分形式）的物理意义.第2页，共59页，编辑于2022年，星期三 法拉第法拉第法拉第法拉第（Michael Faraday,1791-1867），伟大的英国物理学家和化学），伟大的英国物理学家和化学家家.他创造性地提出场的思想，磁场他创造性地提出场的思想，磁场这一名称是法拉第最早引入的这一名称是法拉第最早引入的.他是他是电磁理论的创始人之一，于电磁理论的创始人之一，于1831年发年发现电磁感应现象，后又相继发

3、现电解现电磁感应现象，后又相继发现电解定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及定律，物质的抗磁性和顺磁性，以及光的偏振面在磁场中的旋转光的偏振面在磁场中的旋转.8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第3页，共59页，编辑于2022年，星期三一一一一 电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象电磁感应现象8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第4页，共59页，编辑于2022年，星期三 当穿过闭合回路所围当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回面积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且感路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于应电动势正比于磁通量对时磁通量对时磁通量对时磁通量对时间变化率的负值间

4、变化率的负值间变化率的负值间变化率的负值.二二二二 电磁感应定律电磁感应定律电磁感应定律电磁感应定律国际单位制国际单位制韦伯韦伯伏特伏特8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第5页，共59页，编辑于2022年，星期三1）闭合回路由）闭合回路由 N 匝密绕线圈组成匝密绕线圈组成 磁通匝数（磁链）磁通匝数（磁链）2）若闭合回路的电阻为）若闭合回路的电阻为 R，感应电流为，感应电流为时间内，流过回路的电荷时间内，流过回路的电荷8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第6页，共59页，编辑于2022年，星期三 感应电动势的方向感应电动势的方向N与回路取向相与回路取向相反反（与回路成与回路成右螺旋右螺

5、旋）8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第7页，共59页，编辑于2022年，星期三N当线圈有当线圈有 N 匝时匝时与回路取向相与回路取向相同同8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第8页，共59页，编辑于2022年，星期三NS三三三三 楞次定律楞次定律楞次定律楞次定律 闭合的导线回路中所闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场它自己所激发的磁场反抗反抗反抗反抗任何引发电磁感应的原因任何引发电磁感应的原因任何引发电磁感应的原因任何引发电磁感应的原因（反抗相对运动、磁场变（反抗相对运动、磁场变化或线圈变形等）化或线圈变形等）.8-1 8-1 电磁感应定

6、律电磁感应定律第9页，共59页，编辑于2022年，星期三NSNS用楞次定律判断感应电流方方向向8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第10页，共59页，编辑于2022年，星期三 楞次定律是能量守恒楞次定律是能量守恒定律的一种表现定律的一种表现 维持滑杆运动必须外加一力，此过程为维持滑杆运动必须外加一力，此过程为外力克服安外力克服安外力克服安外力克服安培力做功培力做功培力做功培力做功而而而而转化为焦耳热转化为焦耳热.机械能机械能焦耳热焦耳热 楞次定律楞次定律楞次定律楞次定律 闭合的导线回路中所出现的感应电流，总闭合的导线回路中所出现的感应电流，总是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因

7、是使它自己所激发的磁场反抗任何引发电磁感应的原因.+8-1 8-1 电磁感应定律电磁感应定律第11页，共59页，编辑于2022年，星期三(1)若回路是如右图若回路是如右图1 1：例：例：匀强磁场中，导线可在导轨上滑动匀强磁场中，导线可在导轨上滑动匀强磁场中，导线可在导轨上滑动匀强磁场中，导线可在导轨上滑动.(2)若回路是如右图若回路是如右图2 2：图图1图图2第12页，共59页，编辑于2022年，星期三引起磁通量变化的原因引起磁通量变化的原因 1）稳恒磁场中的导体运动）稳恒磁场中的导体运动,或者回路面积或者回路面积变化、取向变化等变化、取向变化等 动生电动势动生电动势 2）导体不动，磁场变化）

8、导体不动，磁场变化 感生电动势感生电动势 电动势电动势+-I 闭合电路的总电动势闭合电路的总电动势 :非静电的电场强度非静电的电场强度.8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第13页，共59页，编辑于2022年，星期三1、动生电动势：磁场不变，导体或线圈在磁场中运动而产生的感应电动势称为磁场不变，导体或线圈在磁场中运动而产生的感应电动势称为动生电动势动生电动势动生电动势动生电动势。xdxabcdI+cd导线导线cd可在固定导线框上左、右可在固定导线框上左、右自由滑动。设自由滑动。设t=0时，导线时，导线cd位于位于ab位置，即位置，即x0.则在则在t=t时刻，时刻，cd位

9、于位于x处。则通过闭合回路面积的处。则通过闭合回路面积的磁通量为：磁通量为：由法拉第电磁感应定律：由法拉第电磁感应定律：方向：方向：c d第14页，共59页，编辑于2022年，星期三+OP设杆长为设杆长为 一一一一 动生电动势的产生原因：动生电动势的产生原因：动生电动势的产生原因：动生电动势的产生原因：动生电动势的动生电动势的非非静电力场来源静电力场来源 洛伦兹力洛伦兹力-+平衡时平衡时8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势导线导线OP相当于一个电源，相当于一个电源，P为正极、为正极、O为负极。为负极。可见：可见：产生动生电动势的产生动生电动势的原因为洛仑兹力原因为洛仑兹

10、力。PO类似类似电池电池第15页，共59页，编辑于2022年，星期三讨论讨论(1)(1)注意矢量之间的关系注意矢量之间的关系注意矢量之间的关系注意矢量之间的关系(2)(2)对于运动导线回路，电动势存在于整个回路对于运动导线回路，电动势存在于整个回路对于运动导线回路，电动势存在于整个回路对于运动导线回路，电动势存在于整个回路(法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律)8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第16页，共59页，编辑于2022年，星期三例：例：例：例：长为长为 l 的铜棒，以速率的铜棒，以速率 v 平行于电流为平行于电流为 i的无

11、限长的无限长载流直导线运动，求铜棒中的电动势。载流直导线运动，求铜棒中的电动势。解法一：解法一：在铜棒上距导线在铜棒上距导线x处取线元处取线元dx。铜棒上的动生电动势为：铜棒上的动生电动势为：铜棒上的动生电动势为：铜棒上的动生电动势为：电动势的方向：电动势的方向：从右从右从右从右(D)(D)向左向左向左向左(C)(C)。Ialxdx+该处磁感强度：该处磁感强度：该处磁感强度：该处磁感强度：CCDD第17页，共59页，编辑于2022年，星期三解法二：解法二：取假想闭合回路（假想部分无感应电取假想闭合回路（假想部分无感应电动势）。动势）。t=0时时y=0,即即l在在x轴上轴上.IalxdxydSy

12、x铜棒上的动生电动势为：铜棒上的动生电动势为：+电动势的方向：电动势的方向：从右从右从右从右(D)(D)向左向左向左向左(C)(C)。CD第18页，共59页，编辑于2022年，星期三解解 例例1 一长为一长为 的铜棒在磁感强度为的铜棒在磁感强度为 的均匀的均匀磁场中磁场中,以角速度以角速度 在与磁场方向垂直的平面上绕在与磁场方向垂直的平面上绕棒的一端转动，棒的一端转动，求求铜棒两端的感应电动势铜棒两端的感应电动势.+oP（点点 P P 的电势的电势高高高高于点于点 O O 的电势）的电势）方向方向 O P8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第19页，共59页，编辑于20

13、22年，星期三o odll例例例例13-113-113-113-1例例1：长为长为 l 的铜棒，在均匀磁场的铜棒，在均匀磁场B中以角速度中以角速度旋转，求旋转，求铜棒两端的感应电动势。铜棒两端的感应电动势。+解法二：解法二：在铜棒上取线元在铜棒上取线元在铜棒上取线元在铜棒上取线元dldldldl。其速率：其速率：铜棒上的动生电动势为：铜棒上的动生电动势为：“”表示电动势的方向与积分方向相反，表示电动势的方向与积分方向相反，即即 o o o o 端为正。端为正。P P第20页，共59页，编辑于2022年，星期三 例例 在匀强磁场中在匀强磁场中,置有面积为置有面积为 S 的可绕的可绕 轴转动的轴转

14、动的N 匝线圈匝线圈.若线圈以角速度若线圈以角速度 作匀速转动作匀速转动.求求线圈线圈 中的感应电动势中的感应电动势.8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第21页，共59页，编辑于2022年，星期三已知已知求求解解设设 时时,与与 同向同向,则则令令则则8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第22页，共59页，编辑于2022年，星期三 可见可见,在匀强磁场中匀在匀强磁场中匀速转动的线圈内的感应电速转动的线圈内的感应电电流是时间的正弦函数电流是时间的正弦函数.这这种电流称种电流称交流电交流电.8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动

15、势第23页，共59页，编辑于2022年，星期三在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载在无限长直载流导线的磁场中，有一运动的导体线框，导体线框与载流导线共面，流导线共面，解解 通过面积元的磁通量通过面积元的磁通量（方向顺时针方向）（方向顺时针方向）例例求求线框中的感应电动势。线框中的感应电动势。8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第24页，共59页，编辑于2022年，星期三二二二二 感生电动势感生电动势感生电动势感生电动势 产生感生电动势的非静电场产生感生电动势的非静电场 感生电场感生电场 麦克斯韦尔假设麦克斯韦尔假设 变化的磁场在其周围变化的磁场在

16、其周围空间空间激发激发一种电场一种电场,这个电场叫感生电场这个电场叫感生电场 .闭合回路中的感生电动势闭合回路中的感生电动势8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第25页，共59页，编辑于2022年，星期三(2)感生电场与磁场的变化率成左螺旋关系感生电场与磁场的变化率成左螺旋关系空间存在变化磁场空间存在变化磁场在空间存在感生电场在空间存在感生电场 感生电场是无源感生电场是无源有旋场（有旋场（非保守场非保守场）:即在变化磁场即在变化磁场周围形成的电场是一圈圈的周围形成的电场是一圈圈的闭合电场线闭合电场线。第26页，共59页，编辑于2022年，星期三感生电场与变化磁场之间的关

17、系感生电场与变化磁场之间的关系感生电场与变化磁场之间的关系感生电场与变化磁场之间的关系讨论讨论感生感生电电场与静场与静电场的电场的比较：比较：场源场源环流环流静电荷（静电荷（静电场静电场静电场静电场）变化的磁场变化的磁场通量通量静电场为静电场为保守场保守场保守场保守场感生感生电场为电场为非保守场非保守场非保守场非保守场静电场为静电场为有源有源有源有源场场(始于正电荷，止于负电荷始于正电荷，止于负电荷)感生感生电场为电场为无源无源无源无源场场(闭合闭合闭合闭合电场线电场线)(1)感生感生电场是无源电场是无源有旋场有旋场有旋场有旋场(磁生电磁生电磁生电磁生电)共同点：共同点：共同点：共同点：对对对

18、对电荷有力的电荷有力的电荷有力的电荷有力的作用作用作用作用.第27页，共59页，编辑于2022年，星期三设一个半径为设一个半径为R 的金属圆环，的金属圆环，内部磁场强度为内部磁场强度为，若，若为大为大于零的恒量。求管内外的感应电于零的恒量。求管内外的感应电动势。动势。均匀变化磁场产生的感应电场均匀变化磁场产生的感应电场解：解：左手判断方向：逆时针方向。第28页，共59页，编辑于2022年，星期三均匀变化磁场产生的感应电场均匀变化磁场产生的感应电场解：求感应电场解：求感应电场左手判断方向：逆时针方向。因磁场是均匀，则在环路上各点都相等：因磁场是均匀，则在环路上各点都相等：有变化磁场就有有变化磁场

19、就有感生电场感生电场第29页，共59页，编辑于2022年，星期三四四四四 涡电流涡电流涡电流涡电流 感应电流不仅能感应电流不仅能在导电回在导电回 路内出现，路内出现，而且当而且当大块导体大块导体大块导体大块导体与磁与磁场有相对运动或处在场有相对运动或处在变化的磁场中时，在变化的磁场中时，在这块导体中也会激起这块导体中也会激起感应电流感应电流.这种在大这种在大块导体内流动的感应块导体内流动的感应电流电流,叫做叫做涡电流涡电流涡电流涡电流,简简称涡流称涡流.应用应用 热效应、电磁阻尼效应热效应、电磁阻尼效应.8-2 8-2 动生电动势和感生电动势动生电动势和感生电动势第30页，共59页，编辑于20

20、22年，星期三由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。交变电流交变电流交变电流交变电流高频感应加热原理高频感应加热原理高频感应加热原理高频感应加热原理这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流(涡流涡流涡流涡流)交变电流交变电流交变电流交变电流减小电流截面，减少涡流损耗减小电流截面，减少涡流损耗减小电流截

21、面，减少涡流损耗减小电流截面，减少涡流损耗整块整块整块整块铁心铁心铁心铁心彼此绝缘彼此绝缘的薄片的薄片电磁阻尼电磁阻尼电磁阻尼电磁阻尼三三三三.涡流涡流涡流涡流第31页，共59页，编辑于2022年，星期三i12kRLk接接1时，电灯逐渐变亮，自感电动势时，电灯逐渐变亮，自感电动势“反抗反抗”电流增大。电流增大。k接接2时，电灯逐渐变暗，说明电时，电灯逐渐变暗，说明电感线圈中储存有能量。感线圈中储存有能量。8-3 8-3 自感和互感自感和互感线圈电流变化线圈电流变化穿过自身磁通量变化穿过自身磁通量变化在线圈中产生感应电动势在线圈中产生感应电动势第32页，共59页，编辑于2022年，星期三穿过闭合

22、电流回路的磁通量穿过闭合电流回路的磁通量1）自感）自感 若线圈有若线圈有 N 匝，匝，磁通匝数磁通匝数 无铁磁质时无铁磁质时,自感仅与线圈形状、磁介质及自感仅与线圈形状、磁介质及 N 有关有关.注意注意自感自感 某回路的自感，在数值上等于回路中的某回路的自感，在数值上等于回路中的电流电流电流电流为一个单位为一个单位为一个单位为一个单位时，穿过此回路所围面积的磁通量。时，穿过此回路所围面积的磁通量。8-3 8-3 自感和互感自感和互感一 自感电动势自感电动势 自感自感第33页，共59页，编辑于2022年，星期三当当时，时，2）自感电动势）自感电动势 自感自感单位：单位：1 亨利亨利（H）=1 韦

23、伯韦伯/安培安培（1 Wb/A）某回路的自感，在数值上等于回路中某回路的自感，在数值上等于回路中的的电流随时间的变化率为一个单位电流随时间的变化率为一个单位电流随时间的变化率为一个单位电流随时间的变化率为一个单位时，在回路时，在回路中所引起的自感电动势的绝对值。中所引起的自感电动势的绝对值。8-3 8-3 自感和互感自感和互感第34页，共59页，编辑于2022年，星期三3）自感的计算方法）自感的计算方法 例例1 如图的长直密绕螺线管如图的长直密绕螺线管,已知已知 ,求求其自感其自感 .（忽略边缘效应）（忽略边缘效应）解解 先设电流先设电流 I 根据安培环路定理求得根据安培环路定理求得 H B

24、.8-3 8-3 自感和互感自感和互感第35页，共59页，编辑于2022年，星期三（一般情况可用下式一般情况可用下式测量自感测量自感）4）自感的应用）自感的应用 稳流稳流,LC 谐振电路谐振电路,滤波电路滤波电路,感应圈等感应圈等.8-3 8-3 自感和互感自感和互感第36页，共59页，编辑于2022年，星期三 例例 2 有两个同轴圆筒形导体有两个同轴圆筒形导体,其半径分别为其半径分别为 和和 ,通过它们的电流均为通过它们的电流均为 ,但电流的流向相反但电流的流向相反.设在两圆筒间充满磁导率为设在两圆筒间充满磁导率为 的均匀磁介质的均匀磁介质,求求其其自感自感 .解解 两圆筒之间，由安培环路定

25、理：两圆筒之间，由安培环路定理：如图在两圆筒间取一长为如图在两圆筒间取一长为 的面的面 ,并将其分成许并将其分成许多小面元多小面元.则则8-3 8-3 自感和互感自感和互感第37页，共59页，编辑于2022年，星期三即即由自感定义可求出由自感定义可求出单位长度的自感为单位长度的自感为8-3 8-3 自感和互感自感和互感第38页，共59页，编辑于2022年，星期三当开关闭合或断开的时候，电当开关闭合或断开的时候，电流表中都有电流通过，说明在流表中都有电流通过，说明在电流表的这个回路中有感应电电流表的这个回路中有感应电动势和电流动势和电流.二二二二 互感电动势互感电动势互感电动势互感电动势 互感互

26、感互感互感8-3 8-3 自感和互感自感和互感线圈线圈线圈线圈 1 1 中的电流变化中的电流变化中的电流变化中的电流变化引起线圈引起线圈引起线圈引起线圈 2 2 的磁通变化的磁通变化的磁通变化的磁通变化线圈线圈线圈线圈 2 2 中产生感应电动势中产生感应电动势中产生感应电动势中产生感应电动势12第39页，共59页，编辑于2022年，星期三二二二二 互感电动势互感电动势互感电动势互感电动势 互感互感互感互感 在在 电流回电流回路中所产生的磁通量路中所产生的磁通量 在在 电流回路电流回路 中所产生的磁通量中所产生的磁通量 互感仅与两个线圈形状、大小、匝数、相互感仅与两个线圈形状、大小、匝数、相对位

27、置以及周围的磁介质有关对位置以及周围的磁介质有关（无铁磁质时为常无铁磁质时为常量量）.注意注意1）互感系数）互感系数（理论可证明理论可证明）8-3 8-3 自感和互感自感和互感第40页，共59页，编辑于2022年，星期三二二二二 互感电动势互感电动势互感电动势互感电动势 互感互感互感互感1）互感系数）互感系数（理论可证明理论可证明）互感系数互感系数 两个线圈的互感两个线圈的互感M，在数值上等于一个线圈中的，在数值上等于一个线圈中的电流随时间电流随时间电流随时间电流随时间的变化率为一个单位的变化率为一个单位的变化率为一个单位的变化率为一个单位时，在另一个线圈中所引起的互感电动时，在另一个线圈中所

28、引起的互感电动势的绝对值。势的绝对值。两个线圈的互感两个线圈的互感M，在数值上等于其中一个线圈中的，在数值上等于其中一个线圈中的电流电流电流电流为一个单位为一个单位为一个单位为一个单位时，穿过另一个线圈所围面积的磁通量。时，穿过另一个线圈所围面积的磁通量。8-3 8-3 自感和互感自感和互感第41页，共59页，编辑于2022年，星期三 互感系数互感系数问：问：下列几种情况互感是否变化下列几种情况互感是否变化？1）线框平行直导线移动；）线框平行直导线移动；2）线框垂直于直导线移动；）线框垂直于直导线移动；3）线框绕）线框绕 OC 轴转动；轴转动；4）直导线中电流变化）直导线中电流变化.OC2）互

29、感电动势）互感电动势 不变。不变。不变。不变。不变。不变。不变。不变。变。相对位置变变。相对位置变变。相对位置变变。相对位置变变。相对位置变变。相对位置变变。相对位置变变。相对位置变8-3 8-3 自感和互感自感和互感第42页，共59页，编辑于2022年，星期三 例例1 两同轴长直密绕螺线管的互感两同轴长直密绕螺线管的互感 有两个长有两个长度均为度均为l,半径分别为半径分别为r1和和r2（r1r2）,匝数分别为匝数分别为N1和和N2的同轴长直密绕螺线管的同轴长直密绕螺线管.求求它们的互感它们的互感 .解解 先设某一线圈中先设某一线圈中通以电流通以电流 I 求出另一求出另一线圈的磁通量线圈的磁通

30、量 设半径为设半径为 的线圈中的线圈中通有电流通有电流 ,则则8-3 8-3 自感和互感自感和互感第43页，共59页，编辑于2022年，星期三代入代入 计算得计算得则则则穿过半径为则穿过半径为 的线圈的线圈的磁通匝数为的磁通匝数为8-3 8-3 自感和互感自感和互感第44页，共59页，编辑于2022年，星期三解解 设长直导线通电流设长直导线通电流 例例 2 在磁导率为在磁导率为 的均匀无限大的磁介质中的均匀无限大的磁介质中,一无限长直导线与一宽长分别为一无限长直导线与一宽长分别为 和和 的矩形线圈共的矩形线圈共面面,直导线与矩形线圈的一侧平行直导线与矩形线圈的一侧平行,且相距为且相距为 .求求

31、二二者的互感系数者的互感系数.8-3 8-3 自感和互感自感和互感第45页，共59页，编辑于2022年，星期三 若导线如左图放置若导线如左图放置,根据对根据对称性可知称性可知得得8-3 8-3 自感和互感自感和互感第46页，共59页，编辑于2022年，星期三自感线圈磁能自感线圈磁能回路电回路电阻所放阻所放出的焦出的焦耳热耳热电电源源作作功功电源反电源反抗自感抗自感电动势电动势作的功作的功8-5 8-5 磁场的能量磁场的能量 磁场的能量密度磁场的能量密度第47页，共59页，编辑于2022年，星期三 磁场能量密度磁场能量密度 磁场能量磁场能量 自感线圈磁能自感线圈磁能8-5 8-5 磁场的能量磁场

32、的能量 磁场的能量密度磁场的能量密度 可见：磁场具有能量，磁场的能量储存于磁场的整个空间中。可见：磁场具有能量，磁场的能量储存于磁场的整个空间中。可见：磁场具有能量，磁场的能量储存于磁场的整个空间中。可见：磁场具有能量，磁场的能量储存于磁场的整个空间中。磁场能量的携带者是磁场而不是电流。磁场能量的携带者是磁场而不是电流。磁场能量的携带者是磁场而不是电流。磁场能量的携带者是磁场而不是电流。第48页，共59页，编辑于2022年，星期三 例例 如图同轴电缆如图同轴电缆,中间充以磁介质中间充以磁介质,芯线与圆筒上的芯线与圆筒上的电流大小相等、方向相反电流大小相等、方向相反.已知已知 ,求求单位单位长度

33、同轴电缆的磁能和自感长度同轴电缆的磁能和自感.设金属芯线内的磁场可略设金属芯线内的磁场可略.解解 由安培环路定律可求由安培环路定律可求 H 则则8-5 8-5 磁场的能量磁场的能量 磁场的能量密度磁场的能量密度第49页，共59页，编辑于2022年，星期三 单位长度壳层体积单位长度壳层体积8-5 8-5 磁场的能量磁场的能量 磁场的能量密度磁场的能量密度第50页，共59页，编辑于2022年，星期三 麦克斯韦麦克斯韦（1831-1879）英）英国物理学家国物理学家.经典电磁理论的经典电磁理论的奠基人奠基人,气体动理论创始人之气体动理论创始人之一一.他提出了有旋场和位移电他提出了有旋场和位移电流的概

34、念流的概念,建立了经典电磁理建立了经典电磁理论论,并预言了以光速传播的电并预言了以光速传播的电磁波的存在磁波的存在 .在气体动理论方面在气体动理论方面,他还提出了气体分子按速率分他还提出了气体分子按速率分布的统计规律布的统计规律.8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式第51页，共59页，编辑于2022年，星期三 1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础年麦克斯韦在总结前人工作的基础 上，上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了“有旋电场有旋电场”和和“位移电流位移电流”两个假设，从而预两个假设，从而预言

35、了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速光速）.1888 年赫兹的实验证实了他的预言年赫兹的实验证实了他的预言,麦克斯麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景.(真空真空中中 )8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式第52页，共59页，编辑于2022年，星期三一一 位移电流位移电流 全电流安培环路定理全电流安培环路定理+-I（以（以 L 为边做任意曲面为边做任意曲面 S）稳恒磁场中，安

36、培环路定理稳恒磁场中，安培环路定理8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式矛矛矛矛盾盾盾盾因此须提出合理假设来修正安培环路定理。因此须提出合理假设来修正安培环路定理。因此须提出合理假设来修正安培环路定理。因此须提出合理假设来修正安培环路定理。第53页，共59页，编辑于2022年，星期三 麦克斯韦假设麦克斯韦假设麦克斯韦假设麦克斯韦假设 电场中某一点电场中某一点位移电流密度位移电流密度位移电流密度位移电流密度等于该点等于该点电位移矢量电位移矢量电位移矢量电位移矢量对时间的变化率对时间的变化率.位移电流密度位移电流密度+-IIAB8-6 8-6 位移电流位

37、移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式即：电位移通量的即：电位移通量的即：电位移通量的即：电位移通量的变化率变化率变化率变化率等于传导电流强度。等于传导电流强度。等于传导电流强度。等于传导电流强度。第54页，共59页，编辑于2022年，星期三 位移电流位移电流 位移电流密度位移电流密度 通过通过电场中某一截面的电场中某一截面的位移电流等于位移电流等于位移电流等于位移电流等于通过该截面通过该截面电电电电位移通量对时间的变化率位移通量对时间的变化率位移通量对时间的变化率位移通量对时间的变化率.+-全电流全电流8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程

38、的积分形式第55页，共59页，编辑于2022年，星期三1）全电流是连续的；）全电流是连续的；2）位移电流和传导电流一样激发磁场；）位移电流和传导电流一样激发磁场；3）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热）传导电流产生焦耳热，位移电流不产生焦耳热.+-全电流全电流8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式第56页，共59页，编辑于2022年，星期三二二二二 电磁场电磁场电磁场电磁场 麦克斯韦电磁场方程的积分形式麦克斯韦电磁场方程的积分形式麦克斯韦电磁场方程的积分形式麦克斯韦电磁场方程的积分形式 磁场高斯定理磁场高斯定理 安培环路定理安培环路定理 静电场

39、环流定理静电场环流定理 静电场高斯定理静电场高斯定理8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式第57页，共59页，编辑于2022年，星期三方方程程的的积积分分形形式式麦麦克克斯斯韦韦电电磁磁场场1）有旋电场）有旋电场麦克斯韦假设麦克斯韦假设2）位移电流）位移电流8-6 8-6 位移电流位移电流 电磁场基本方程的积分形式电磁场基本方程的积分形式第58页，共59页，编辑于2022年，星期三谢谢！谢谢！第第8 8章章 （结束）（结束）作业作业作业作业,P330:8-10,14,12.,P330:8-10,14,12.第59页，共59页，编辑于2022年，星期三