大学物理电磁感应2幻灯片.pptVIP

* * * * * 一、互感现象和互感电动势: 当线圈 1中的电流变化时,所激发的磁场会在它邻近的另 一个线圈 2 中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。 该电动势叫互感电动势。 2 §4 互感和自感 1 1 可以证明，对两个给定的线圈有： 2 式中“-”表示方向，电流增大则感应电流（电动势）与原电流相反；反之电流减小则感应电流（电动势）与原电流同向。 就叫做这两个线圈的互感系数，简称为互感。 1）单位：亨利（H），毫亨（mH），微亨（μH） 2） 互感系数为线圈本身的性质，与两线圈中是否通有电流无关，仅与两线圈的几何因素、相对位置和周围介质有关。 为算M，给线圈1或2通电均可到底给谁通电? 当然是选择最方便的。 例：计算同轴螺线管的互感 线圈1产生的磁场通过线圈2的磁通链数 两个共轴螺线管长为 L，匝数 分别为N1 、N2，截面积相同均为S,管内真空。 由互感定义 解：给螺线管1通以电流I1 思考：两螺线管如何放置互感最大？ 如何放置互感最小？ I1 当线圈中电流变化时，它所激发的磁场通过线圈自身的磁通量也在变化，使线圈自身产生感应电动势，叫自感现象.该电动势叫自感电动势. 实验现象： 全磁通与回路的电流成正比： 二、自感 称 L为线圈的自感系数,简称自感或电感。 1）单位：亨利（H）毫亨（mH），微亨（μH） 3）物理意义：一个线圈中通有单位电流时，通过线圈自身的磁通链数，等于该线圈的自感系数。 2）L与线圈中是否通有电流无关，仅与线圈自身几何结构、及周围介质有关 自感电动势 大小： 方向： 阻碍线圈中原有电流的变化 i(t) eL i(t) L越大，线圈中电流越不易改变 L越小，改变线圈中电流较容易 所以说，任何导体线圈都有维持原电路状态的能力，L就是这种能力大小的量度，它表征导体回路电磁惯性的大小。 eL L的计算：假设通以电流i和计算磁通链数y来求自感系数L。 例：求长直螺线管的自感系数L，已知总长度l，总匝数N，截面面积S,单位长度上的匝数n. 设通以电流i 解： 例. 长直螺线管由两个密绕的线圈C1、C2组成，两线圈分别绕N1、N2匝。求: (1)两线圈的互感系数 (2)两线圈的自感系数与互感系数的关系 l S c1 c2 (1) (2) 由 对非完全耦合线圈： 例.对于单匝线圈取自感系数的定义式为 L=fm/I , 当线圈的几何形状、大小及周围介质分布不变，且无铁磁性物质时，若线圈中的电流强度变小，则线圈的自感系数 L （A）变大，与电流成反比关系。 （B）变小。 （C）不变。 （D）变大，但与电流不成反比关系。 [ C ] §5 磁场的能量 一、 通电线圈储能（自感磁能）: 自感为 L的线圈,通有电流 I时，在其周围建立了磁场，所储存的磁能根据功能原理，应该等于这电流消失时自感电动势所做的功. 功能原理 自感磁能 eL L 通电I线圈储能（自感磁能）: 二、磁场能量Wm : 对螺线管: I 磁能密度： 对任何磁场普遍有效 磁场能量 ： 积分应遍及磁场存在的全空间。 比较 磁场能量密度 电场能量密度 §6 麦克斯韦方程组 静电场的高斯定理 环路定理 有源、 无旋 稳恒电流磁场的高斯定理 稳恒电流磁场的安培环路定理 无源、 有旋 一、真空中静电场E（1）与稳恒磁场B（1）的基本定理 二、麦克斯韦假设 假设1.变化的磁场激发电场 感生电场 空间的总电场： 电磁学的对称性与完整性： ?电场 静电场 感生电场 静止电荷 起因 ?磁场 稳恒磁场 恒定电流 感生磁场？ 起因 Maxwell 从电流的连续性入手得到了突破 假设2.变化的电场 位移电流 感生磁场 1.位移电流概念 传导电流不连续引起矛盾 矛盾 S1 S2 S Ic 变化的电场可等效为一种电流， 变化的电场和磁场相联系 ! 1861年麦克斯韦想把安培环路定理推广到非恒定电流的情况。他注意到上图电容器在充放电时，其中的电场是变化的， 他大胆假设： S1 S2 S s (t) -s (t) Ic 定义位移电流 充电过程 具有电流的量纲 位移电流的本质是变化的电场 2.全电流 一般情形下，通过空间某截面的电流应 包括传导电流与位移电流，其和称全电流 全电流是连续的， 麦克斯韦将安培环路定理推广为 全电流定律 3.位移电流的磁场 感生磁场 空间总磁场 三、麦克斯韦方程组的积分形式 真空中的麦克斯韦方程组 有电介质存在时 有磁介质存在时 介质中的麦克斯韦方程组 例．反映电磁场基本性质和规律的积分形式的麦克斯韦方程组为 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 （１） 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 （２） 　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 （３）