电磁感应和电磁波.pptx

《电磁感应和电磁波.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁感应和电磁波.pptx（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、基基 本本 要要 求求一.掌握法拉第电磁感应定律并熟练计算感应电动势。二.理解动生电动势和感生电动势的本质并熟练计算之。四.理解自感与互感，能计算简单回路的 L、M。五.理解磁场能量和能量密度,能计算简单磁场的Wm。三.了解涡旋电场及其与静电场的区别。六.了解与变化电场相联系的磁场。七.了解积分形式的麦克斯韦方程组第1页/共36页16.1 16.1 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 电磁感应现象 1.2.a a b b 左右滑动左右滑动时时,电流计指电流计指针偏转。针偏转。K K 闭合和打开闭合和打开瞬间瞬间,电流计电流计指针偏转。指针偏转。ab K第2页/共36页磁铁插入或抽出时，电流计

2、指针偏转。磁铁插入或抽出时，电流计指针偏转。3.产生电磁感应的条件：在导体回路中产生感应电流的现象称为电磁感应现象.通过一个闭合导体回路所包围的面积的磁通量 随时间发生变化。第3页/共36页闭合回路中产生的感应电流的方向，总是使楞次定律感应电流产生的通过闭合回路包围的磁通量，阻碍或反抗 闭合回路包围的原有磁通量的变化。16.1 法拉第电磁感应定律1.法拉第电磁感应定律通过回路中的磁通量发生变化时，在回路中产生2.法拉第电磁感应定律的数学形式N 匝时：的感应电动势与磁通量的变化率成正比。第4页/共36页确定感应电动势的方向：3.由 (1)选回路L,其绕行方向与其包围面积 的正法向 成右手关系；(

3、2)确定原有磁通量 的正负：(3)则 为负，则 为正，与 绕行方向相反；与 绕行方向相同。一般选 ，使 为正；第5页/共36页4.感应电流 大小：方向：与 同向（或用楞次定律判断）。第6页/共36页16.2 16.2 动生电动势动生电动势一、电磁感应的两种基本类型：（1）动生电磁感应；（2）场变电磁感应。1.动生电动势磁场不随时间变,导体在磁场中运动(平动、转动等)，由此产生的感应电动势称 动生电动势。2.感生电动势 导体不动，磁场随时间变化，由此产生的感应电动势称 感生电动势。第7页/共36页运动导体中的电子受:产生动生电动势的非静电力 洛仑兹力 静电力：洛伦兹力：当 时，两端电势差 恒定。

4、结论：运动电荷受的洛仑兹力就是产生动生电动势的非静电力。单位正电荷受的非静电力 二、动生电动势的产生机制 第8页/共36页3.动生电动势 单位正电荷受的非静电力：其中：与 的夹角；与 的夹角；若回路闭合（1）电动势只存在于电源内部；（2）电动势的方向为：在电源内部 由低电势端指向高电势端；注：（3）电源的电动势不同于端电压。第9页/共36页,rkRab端电压第10页/共36页Cd取回路绕行方向为a d c b a,则0。负号表明电动势的方向与规定方向相反,即沿abcda若已知导线框电阻为R,则导线中电流为 ；举例：导体棒ab“切割”磁感线讨论：若线框与a b导线绝缘，则线框中无感应电流，只在a

5、 b导线中有感应电动势，方向为a b。第11页/共36页Cd又解上述例题方向：b 点电势高。大小：第12页/共36页解：选 距 为 ，方向：A 点电势高（积累正电荷）。例1:在均匀磁场 中,一根长为L的导体棒在垂直于 的平面内绕O点转动,角速度为,求导体棒上的动生电动势和导体两端的电势差 UOA 。第13页/共36页1.麦克斯韦假设 一种电场称 涡旋电场（或 感生电场）。2.产生感生电动势的非静电力 涡旋电场力。随时间变化的磁场在其周围空间激发 导体不动，磁场随时间变化，16.3 感生电动势和感生电场（涡旋电场）3.涡旋电场的性质产生感应电动势的非静电力是什么力？（16.11）（16.12）第

6、14页/共36页(2)在涡旋电场中，通过任意闭合曲面的电通量=0。(高斯定理）涡旋电场由时变磁场激发，环流不为零，是非保守场。(1)当导体回路不动时，常量，则 实验验证 P149 例16.2 电子感应加速器静电场由静止电荷激发，环流为零，是保守场。第15页/共36页电子感应加速器俯视图ot TBT/4第16页/共36页（1）与 反向 方向：解：回路包围的时变磁场的面积 例 1:均匀磁场 被限制在半径为R 的圆柱形空间内（长直螺线管的磁场就是这样），磁场随时间的变化率为 ，求圆柱体内外涡旋电场 的分布。与 同向 第17页/共36页（2）回路包围的时变磁场的面积 第18页/共36页结论：大小：方向

7、：与L2反向与L2同向第19页/共36页工科大学物理练习九 选择题 第3题oababl0由(B)第20页/共36页工科大学物理练习九 计算题 第4题解：由公式 第21页/共36页16.4 互感线圈线圈 1 1线圈线圈 2 2由于两线圈回路电流变化而相互产生感应电动势的现象。一、互感现象 互感系数和互感电动势变化，则 变，在线圈 产生 称互感电动势。M：互感系数实验知：第22页/共36页互感系数的定义：互感电动势 线圈1电流 I1变化时在线圈2产生的感应电动势；线圈2电流 I2变化时在线圈1产生的感应电动势。线圈 1电流 I1的磁场在线圈 2产生的磁通量；线圈 2电流 I2的磁场在线圈 1产生的

8、磁通量。第23页/共36页(2)M 的物理意义：互感系数 M 的计算 (1)根据 M 定义：(2)根据法拉第定律及 M 和 的关系：说明 (1)决定M 的因素：与两线圈的几何形状、相对位置、匝数及所处介质的磁导率 有关。(与电流 无关）一个线圈电流每秒变化1A 时在另一个线圈产生的 的大小。第24页/共36页16.5 16.5 自感自感1.自感现象 不变，变，变，2.自感系数 L 由于线圈回路本身电流变化而在其自身产生感应电动势的现象。第25页/共36页3.自感电动势 负号表示 的方向：(2)单位：H（亨）(1)自感系数的定义：第26页/共36页(2)的物理意义：(3)的作用：阻碍线圈中电流的

9、变化。5.自感系数 L 的计算 (1)根据 L 定义：(2)根据法拉第定律及 L 和 的关系：4.说明：(1)L 反映线圈本身电磁惯性的大小,与其几何形状、匝数及所处介质的磁导率 有关(与电流 无关）。第27页/共36页工科大学物理练习十 计算题 第1题0drrabIL回路正方向第28页/共36页IIP154 例16.7，长度为l的一段上第29页/共36页16.616.6 磁场的能量磁场的能量一、举例以 RL 电路为例：接通 K,两端 得：0 t 内电源 提供的能量 0 t 内电阻 消耗的能量 0 t 内电源反抗 做功转化为线圈的能量 称通电螺线管的磁场能量令 第30页/共36页通电螺线管的磁

10、场能量 该式适用于自感为 L、通电流为 I 的任意线圈。其中：得：式中 磁场中磁介质的磁导率；磁场占有的空间体积。结论：磁场是磁能的携带者。（参见例16.6）（参见例13.3）第31页/共36页1.磁场能量密度 wm 2.磁场的总能量：式适用于任意磁场。二、磁场的能量第32页/共36页工科大学物理练习十 计算题 第2题解：第33页/共36页16.7 16.7 麦克斯韦方程组（积分形式）麦克斯韦方程组（积分形式）一、描述电场性质的方程1.高斯定理库仑电场：涡旋电场：总电场：2.环路定理 库仑电场：涡旋电场：总电场：第34页/共36页二、描述磁场性质的方程1.高斯定理稳恒磁场：涡旋磁场：总磁场：2.环路定理 稳恒磁场：涡旋磁场：总磁场：第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页