物理下 第十二章 电磁感应精.ppt

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1、物理下 第十二章 电磁感应第1页，本讲稿共24页问题问题1、长螺线管（长螺线管（N，l）,若在若在t秒内，电流由秒内，电流由I均匀减小到零，均匀减小到零，线圈下去中的自感电动势为多少？线圈下去中的自感电动势为多少？解：解：问题问题2、若若长螺线管的体积不变长螺线管的体积不变,绕线直径增大一倍绕线直径增大一倍,则自感系则自感系数增加多少数增加多少?第2页，本讲稿共24页 问题问题3:已知螺绕环的自感系已知螺绕环的自感系数为数为L,则半个螺绕环的自感则半个螺绕环的自感系数为多少系数为多少?问题问题4:4:两线圈的电流变化两线圈的电流变化 ,那个大那个大?第3页，本讲稿共24页例例2、如图所示，截面

2、积为如图所示，截面积为S，单位长度上匝数为单位长度上匝数为n的螺的螺绕环上套一边长为绕环上套一边长为L的正方形线圈。现在正方形线圈中的正方形线圈。现在正方形线圈中通以交变电流通以交变电流 ，螺绕环两端为开路，试求，螺绕环两端为开路，试求螺绕环两端的互感电动势。螺绕环两端的互感电动势。12解：解：设螺绕环设螺绕环I2，产生的磁场为产生的磁场为在方线圈中引起的磁通量为在方线圈中引起的磁通量为利用利用第4页，本讲稿共24页3、同轴螺旋管的互感系数和自感系数的关系：、同轴螺旋管的互感系数和自感系数的关系：已知已知 l、匝数分别为匝数分别为N1、N2，由无限长螺线管的自感系数可知由无限长螺线管的自感系数

3、可知无漏磁无漏磁即彼此磁场完全穿过即彼此磁场完全穿过有漏磁有漏磁:耦合系数耦合系数k与线圈的相对位置有关。与线圈的相对位置有关。第5页，本讲稿共24页4、线圈的连接：、线圈的连接：IB1B2顺接顺接B1B2反接反接若无漏磁若无漏磁第6页，本讲稿共24页a ab b例例、在纸筒上绕有两个相同的线、在纸筒上绕有两个相同的线圈圈L1=L2=0.05H求：求：1）a和和a相接，相接，Lbb 2）a和和b相接，相接，Lab 3）aa 相接相接,bb相接相接a ab b反接反接a ab b顺接顺接并联并联第7页，本讲稿共24页（LR电路暂态过程）电路暂态过程）baa：b：LR电路的时间常数电路的时间常数5

4、、自感电路中电流的增长和衰减、自感电路中电流的增长和衰减第8页，本讲稿共24页 自感为自感为 L的线圈的线圈,通有电流通有电流 I 所储存的磁能等所储存的磁能等于这电流消失时自感电动势所做的功于这电流消失时自感电动势所做的功.四、磁场的能量四、磁场的能量1、自感磁能自感磁能:第9页，本讲稿共24页电源反抗自感电动势所做的功电源反抗自感电动势所做的功 线圈储存的磁能等于通电建立磁场过程中，电源线圈储存的磁能等于通电建立磁场过程中，电源反抗自感电动势所做的功。反抗自感电动势所做的功。第10页，本讲稿共24页自感磁能自感磁能:2、磁场的能量磁场的能量螺线管的自感：螺线管的自感：螺线管内的磁能螺线管内

5、的磁能:第11页，本讲稿共24页定义磁场的能量密度定义磁场的能量密度:磁场所储存的总能量磁场所储存的总能量:（积分应遍及磁场存在的全空间）（积分应遍及磁场存在的全空间）电磁场的能量密度电磁场的能量密度:电磁场的总能量电磁场的总能量:第12页，本讲稿共24页例例、同轴电缆由圆柱形导体同轴电缆由圆柱形导体R1和薄圆筒和薄圆筒R2组成，筒间充组成，筒间充满磁介质满磁介质 r.求：求：（1）单位长度的磁能；）单位长度的磁能；（2）单位长度的自感系数。）单位长度的自感系数。R1R2 r解：解：按照安培环路定理按照安培环路定理第13页，本讲稿共24页r R1R1rR2第14页，本讲稿共24页(2)第15页

6、，本讲稿共24页五、位移电流五、位移电流 (displacement current)静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场感生电场感生电场第16页，本讲稿共24页 安培环路定理遇到的问题：安培环路定理遇到的问题：稳恒条件下稳恒条件下LS2S1I电流连续性方程电流连续性方程电荷守恒定律电荷守恒定律第17页，本讲稿共24页 考虑电容器充放电时的磁感考虑电容器充放电时的磁感应强度沿任何闭合回路应强度沿任何闭合回路L的线积的线积分：分：LS2S1I安安路环路定理成立路环路定理成立非稳恒条件下非稳恒条件下LS2S1安安路环路定理不成立路环路定理不成立I第18页，本讲稿共24页 麦克斯韦麦克斯韦（1831-189

7、7）英国）英国物理学家物理学家.经典电磁理论的奠经典电磁理论的奠基人基人,气体动理论创始人之一气体动理论创始人之一.他提出了有旋场和位移电流的概他提出了有旋场和位移电流的概念念,建立了经典电磁理论建立了经典电磁理论,并并预言了以光速传播的电磁波的存预言了以光速传播的电磁波的存在在 .在气体动理论方面在气体动理论方面,他还他还提出了气体分子按速率分布的统提出了气体分子按速率分布的统计规律计规律.第19页，本讲稿共24页 1861年麦克斯韦注意到充电时，极板间电场是变化的，年麦克斯韦注意到充电时，极板间电场是变化的，1）按对应原理有电流存在（不是传导电流）按对应原理有电流存在（不是传导电流）2）穿

8、过）穿过S1面的电流在极板上积累应满足电流连续性原理面的电流在极板上积累应满足电流连续性原理LS2S1I永远是连续的永远是连续的在非稳恒时，传导电流不一定连续在非稳恒时，传导电流不一定连续第20页，本讲稿共24页放电时：放电时：Id与与Ic方向相同方向相同充电时：充电时：+q+-qIcq D q D 与与D的方向相同的方向相同Ic+q+-qIc平板电容器中平板电容器中与与D的方向相反的方向相反Id与与Ic方向相同方向相同-Ic第21页，本讲稿共24页位移电流密度矢量位移电流密度矢量全电流全电流3、麦克斯韦的、麦克斯韦的位移电流位移电流安安路环路定理成立路环路定理成立传导电流传导电流位移电流位移

9、电流在变化的电场中存在着在变化的电场中存在着电流，它和传导电流一电流，它和传导电流一样能激发磁场样能激发磁场变化的电场将变化的电场将激发涡旋磁场激发涡旋磁场在交变电场中电在交变电场中电介质的反复极化介质的反复极化第22页，本讲稿共24页 1.在上述例子里，位移电流只存在于电容器两极板之间，在上述例子里，位移电流只存在于电容器两极板之间，而传导电流只存在于导线中。在一般情况下，通过一个横截面而传导电流只存在于导线中。在一般情况下，通过一个横截面同时存在同时存在传导电流传导电流及及位移电流位移电流。这二电流之和称为。这二电流之和称为全电流全电流。2.在电流非稳恒的电路中，安培环路定律仍然正确。在电

10、流非稳恒的电路中，安培环路定律仍然正确。4.在真空中位移电流无热效应。在介质中位移电流有热效应，在真空中位移电流无热效应。在介质中位移电流有热效应，但是并不遵守焦耳定律。但是并不遵守焦耳定律。3.位移电流在产生磁场这一点上和传导电流完全相同。位移电流在产生磁场这一点上和传导电流完全相同。由位移电流产生的磁场也是有旋场。由位移电流产生的磁场也是有旋场。*第23页，本讲稿共24页例例、半径为、半径为R=5.0cmcm的圆形平板电容器，设充的圆形平板电容器，设充电后电荷在极板上均匀分布，两极板间电后电荷在极板上均匀分布，两极板间dE/dt=2.0dE/dt=2.0 10101313V/ms.V/ms.求：求：1)1)两极板间的位移电流。两极板间的位移电流。2)2)两极板间磁感应强度的分布和极板边两极板间磁感应强度的分布和极板边缘处的磁感应强度。缘处的磁感应强度。解：解：(1)（2）取以轴点为圆心，半径为）取以轴点为圆心，半径为r 的圆为的圆为安培安培环路环路*第24页，本讲稿共24页