大学物理2第12章电磁感应.pptVIP

二、 涡电流（涡流） 二. 互感应 2、互感系数与互感电动势 2、 麦克斯韦假设： 变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的电场， 称为涡旋电场或感生电场。记作 或 非静电力 感生电动势 感生电场力 由法拉第电磁感应定律 由电动势的定义 讨论 2） S 是以 L 为边界的任一曲面。 的法线方向应选得与曲线 L的积分方向成右手螺旋关系 是曲面上的任一面元上磁感应强度的变化率 1） 此式反映变化磁场和感生电场的相互关系， 即感生电场是由变化的磁场产生的。 不是积分回路线元上的磁感应强度的变化率 与 构成左旋关系。 3） 感生电场电力线 由静止电荷产生 由变化磁场产生 线是“有头有尾”的， 是一组闭合曲线 起于正电荷而终于负电荷 线是“无头无尾”的 感生电场（涡旋电场） 静电场（库仑场） 具有电能、对电荷有作用力 具有电能、对电荷有作用力 动生电动势 感生电动势 特点 磁场不变，闭合电路的整体或局部在磁场中运动导致回路中磁通量的变化 闭合回路的任何部分都不动，空间磁场发生变化导致回路中磁通量变化 原因 由于S的变化引起回路中? m变化 非静电力来源 感生电场力 洛仑兹力 由于 的变化引起回路中? m变化 3、感生电场的计算 例1 局限于半径 R 的圆柱形空间内分布有均匀磁场， 方向如图。磁场的变化率 求： 圆柱内、外的 分布。 方向： 逆时针方向 讨论 负号表示 与 反号 与 L 积分方向切向同向 与 L 积分方向切向相反 在圆柱体外，由于B=0 上 于是 虽然 上每点为0， 在 但在 上则并非如此。 由图可知，这个圆面积包括柱体内部分的面积，而柱体内 上 故 方向：逆时针方向 大块的金属在磁场中运动，或处在变化的磁场中，金属内部也要产生感应电流，这种电流在金属内部自成闭合回路，称为涡电流或涡流。 铁芯 交 流 电 源 涡流线 趋肤效应——涡电流或涡流这种交变电流集中于导体表面的效应。 涡电流的热效应 利用涡电流进行加热 利 1、冶炼难熔金属及特种合金 2、家用 如：电磁灶 3、电磁阻尼 铁芯 交 流 电 源 涡流线 弊 热效应过强、温度过高， 易破坏绝缘，损耗电能，还可能造成事故 减少涡流： 1、选择高阻值材料 2、多片铁芯组合 L——自感系数，单位：亨利（H） 一、自感 由于回路自身电流、回路的形状、或回路周围的磁介质发生变化时，穿过该回路自身的磁通量随之改变，从而在回路中产生感应电动势的现象。 1.自感现象 磁通链数 10-4 自感应 互感应 1) L的意义： 自感系数与自感电动势 自感系数在数值上等于回路中通过单位电流 时，通过自身回路所包围面积的磁通链数。 若 I = 1 A，则 L的计算 2)自感电动势 若回路几何形状、尺寸不变，周围介质的磁导率不变 讨论: 2. L的存在总是阻碍电流的变化，所以自感电动势是反抗电流的变化,而不是反抗电流本身。 自感的计算步骤： S l μ 例1 、 试计算长直螺线管的自感。 已知：匝数N,横截面积S,长度l ,磁导率? S l μ 1) 互感系数(M) 因两个载流线圈中电流变化而在对方线圈中激起感应电动势的现象称为互感应现象。 1、互感现象 若两回路几何形状、尺寸及相对位置不变， 周围无铁磁性物质。实验指出： 实验和理论都可以证明： 2）互感电动势： 互感系数和两回路的几何形状、尺寸，它们 的相对位置，以及周围介质的磁导率有关。 互感系数的大小反映了两个线圈磁场的相互 影响程度。 * 电 流 磁 场 电磁感应 感应电流 1831年法拉第 闭合回路 变化 实验 产生 产 生 ? 问题的提出 10-1 电磁感应定律 一.法拉第电磁感应定律 R 1 2 ε G m Φ 当回路 1中电流 发生变化时，在回路 2中出现感应电流。 1、产生感应电流的四种情况 1、磁棒插入或抽出线圈时，线圈中产生感生电流； 2、通有电流的线圈替代上述磁棒，线圈中产生感生电流； 3、 两个位置固定的相互靠近的线圈，当其中一个线圈上电流发生变化时，也会在另一个线圈内引起电流； 4、放在稳恒磁场中的导线框，一边导线运动时线框中有电流。 感应电流与原电流本身无关， 而是与原电流的变化有关。 电磁感应 电动势 形成 产生 当通过回路的磁通量变化时，回路中就会产生感应电动势。 2.线圈内磁场变化 1.导线或线圈在磁场中运动 导体回路中产生的感应电动势的大小，与穿过导体回路的磁通量对时间的变化率成正比。 感应电动势的方向 楞