法拉第电磁感应定律52位移电流ppt课件.ppt

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1、第五章 时变电磁场5.1 法拉第电磁感应定律5.2 位移电流在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么主要内容v感应电动势（感生电动势、动生电动势）v法拉第电磁感应定律v位移电流v全电流定律学习目的v掌握感应电动势的求解v了解静电场与时变电场的区别v掌握位移电流、真实电流（传导电流、运流电流）的异同v了解恒定磁场与时变磁场的区别在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 迈克尔迈克尔法拉第法拉第(Michael Faraday，1791-1867)，英国著名物理学家、化学

2、，英国著名物理学家、化学家。在化学、电化学、家。在化学、电化学、电磁学电磁学等领域等领域都做出过杰出贡献。都做出过杰出贡献。“一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。”在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么5.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.电磁感应定律电磁感应定律 当穿过导体的磁通发生变化时，回路中会产生感应电流，这表明当穿过导体的磁通发生变化时，回路中会产生感应电流，这表

3、明回路中感应了电动势回路中感应了电动势。这就是法拉第。这就是法拉第电磁感应定律电磁感应定律。式中电动势的正方向规定为与磁通方向构成右旋关系，负号表示感应电流产生的磁场总是阻碍原磁场的变化。当磁通增加时，感应电动势的实际方向与磁通方向构成左旋关系；反之，当磁通减少时，电动势的实际方向与磁通方向构成右旋关系。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 感应电场强度沿线圈回路的闭合线积分等于线圈中的感应电动感应电场强度沿线圈回路的闭合线积分等于线圈中的感应电动势势，即，即 根据引起穿过导体回路的磁通量发生变化的原因不同，可将感应电动势分为

4、感生电动势和动生电动势。（1）感生电动势）感生电动势 令回路不动，磁场变化，则在导体中会有感生电动势产生。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么（2）动生电动势）动生电动势令磁场不变，回路运动，则导线内会产生动生电动势。一般情况下，不仅导线中的磁场会发生变化，回路也会运动，故感应电动势应为设空间还存在静止电荷产生的静电场Ec,则总电场磁通的变化：或由磁场随时间的变化引起或由回路运动引起磁通的变化：或由磁场随时间的变化引起或由回路运动引起 。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一

5、点点算不了什么 沿任意闭合路径的积分（静电场Ec沿任意闭 合路径的积分为零）磁通则上式是法拉第电磁感应定律的积分形式。由斯托克斯定理得在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么由此可得上式是法拉第电磁感应定律的微分形式。若不考虑导体回路的运动，则上式变为总结：总结：（1）变化的磁场将激发产生电场即感应电场（涡旋电场）。（2）与静电场相比，时变电场为有旋场，其旋涡源为变化 的磁场。（3）电场的源或为电荷，或为变化的磁场。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【例1】一个

6、hw的单匝矩形线圈放在时变磁场 中，开始时线圈的法向 与y轴夹角为，如图所示，求：（1）线圈静止时的感应电动势；（2）线圈以角速度绕x轴旋转时的感应电动势。解：（1）线圈静止时，只有感生 电动势在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么（2）线圈旋转时，感应电动势为感生电动势和动生电动势之和。此时 线圈的法向为时间的函数。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 詹姆斯詹姆斯克拉克克拉克麦克斯韦麦克斯韦（James Clerk Maxwell 1831-1879)。英国

7、著名物理学家，主要从事电磁英国著名物理学家，主要从事电磁理论、理论、分子物理学分子物理学、统计、统计物理学物理学、光学光学、力学力学、弹性理论方面的研究。、弹性理论方面的研究。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么5.2 位移电流位移电流恒定磁场安培环路定理对其取散度电流连续性方程相矛盾相矛盾其微分形式 对于时变电磁场，因电荷随时间变化，不可能根据电荷守恒原理推出电流连续性原理。但是电流连续是客观存在的物理现象，为此必须扩充前述的电流概念。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一

8、点点算不了什么 静电场的高斯定律 同样适用于时变电场。将其改变为电流连续性方程的积分形式为令上两式相加可得其微分形式为上式为修正后的安培环路定律。上式为修正后的安培环路定律。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么那么，求得 英围物理学家麦克斯韦将 称为位移电流密度，以 Jd 表示，即 由上可见，位移电流是由变化的电场产生的，是人为定义的等效电流，是对电流概念的补充。引入位移电流以后，时变电流仍然是连续的。由于此时包括了传导电流，运流电流及位移电流，因此，上式称为全电流连续性原理。在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你

9、并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么 传导电流Jc：带电粒子在电场的作用下的定向运动。位移电流Jd：具有磁效应，可以产生磁场。但与带电粒子的定向运动无关。运流电流Jv：真空中带电粒子的运动 由定义可见，位移电流密度是电通密度的时间变化率，或者说是电场的时间变化率。在静电场中，由于 ，自然不存在位移电流。在时变电场中，电场变化愈快，产生的位移电流密度也愈大。在电导率较低的媒质中，在良导体中，在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么时变电磁场中安培环定律为时变电磁场中安培环定律为其微分形式为若对上式两端同时取散度全电流全电流对全电流进行积分可得在日常生活中，随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费，也许你认为浪费这一点点算不了什么【例 2】海水的电导率为4S/m，相对介电常数为81，求频率为1MHz时，位 移电流与传导电流的比值。解：设电场随时间作正弦变化，表示为则位移电流密度为其幅值为传导电流的幅值为故