感生电动势,自感和互感.pptVIP

* * * 大学物理学电子教案 感生电动势、自感与互感 11-3 感生电动势 感生电场 11-4 自感与互感 复 习 电磁感应定律 电磁感应的基本现象 法拉第电磁感应定律 楞次定律 动生电动势 动生电动势 §11-3 感生电动势 感生电场 1. 导体回路不动，由于磁场变化产生的感应电动 势叫感生电动势。 2. 产生感生电动势的非静电力？ 不动 变 引言 电磁感应 非静电力 洛伦兹力 感生电动势 动生电动势 非静电力 变化的磁场在其周围空间激发的一种能够产生感生电动势的电场，这种电场叫做感生电场，或涡旋电场。 1861年，麦克斯韦（1831-1879）大胆假设 由电动势定义： 1、感生电场的环路定理 按照法拉第电磁感应定律 一、感生电场 二、感生电场的性质 （ 的正方向与 L 成右手螺旋关系） 所以有 （记） 感生电场的电场线是无头无尾的闭合曲线，所以 又叫涡旋电场。 说明： 感生电场是非保守场。 1) 3） S 是以 L 为边界的任一曲面。 其法线方向与曲线 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 2） 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 4) 感生电场和磁感应强度的变化在方向上满足——左手螺旋关系。 2、感生电场的高斯定理 感生电场是无源场。 3 . 两种电场比较 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电场线为闭合曲线 电场线为非闭合曲线 静电场 感生电场 起源 电场线形状 比较 有源： 无源： 保守： 非保守（涡旋）： 不能脱离源电荷存在 可以脱离“源”在空间传播 静电场 感生电场 性质 特点 对场中电荷的作用 相互联系 比较 作为产生 的非静电力，可以引起导体中电荷堆积，从而建立起静电场 . 4. 感生电场存在的实验验证 2)涡电流 当大块导体处在变化的磁场中,或相对于磁场有相对运动时,由于感应电场力的作用,在这块导体中就会产生感应电流,并自动形成闭合回路,这种在大块导体中流动的感应电流成为涡电流 I涡 1)电子感应加速器 （医疗，工业探伤，中低能粒子物理实验） 通交流电的电磁铁 真空环 电磁炉加热时炉体本身并不发热，在炉内线圈接通交流电时，在炉体周围产生交变的磁场。当金属容器放在炉上时，在容器上产生涡电流，使容器发热，达到加热食物的目的。 电磁阻尼 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 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 （有时需设计一个闭合回路） 方法一： 由电动势的定义 方法二： 由法拉第电磁感应定律 三、感生电动势的计算 1. 自感现象 11－4 自感与互感 一、自感现象 由于回路中电流变化，引起穿过回路包围面积的 全磁通变化，从而在回路自身中产生感生电动势的现 象叫自感现象。 自感电动势 由叠加原理： 磁通链： 自感系数： 当线圈中通有单位电流时，穿过线圈的全磁通。 由线圈形状、大小、匝数、周围介质分布等因素决定。 单位：亨利、H 由毕-萨定律： 2. 自感系数 (1) 定义： 电流强度变化率为一个单位时，在这个线圈中产生的感应电动势等于该线圈的自感系数。 3、自感电动势 自感电动势的方向总是要使它阻碍回路本身电流的变化。 4、电磁惯性 自感有维持原电路状态的能力，L就是这种能力大小的量度，它表征回路电磁惯性的大小。 5、自感现象的利弊 有利的一方面: 扼流圈镇流器，共振电路，滤波电路 不利的一方面： (1)断开大电流电路，会产生强烈的电弧； (2)大电流可能因自感现象而引起事故。 6、自感的计算 假设电流I分布 计算F或? 由L=?/I求出L 例1．有一长直螺线管，长度为l，横截面积为S，线圈总匝数为N，管中介质磁导率为m ，试求其自感系数。 解：对于长直螺线管，当有电流I通 过时，其磁感应强度的大小为： 穿过螺线管的磁通量等于 自感系数为 令V=Sl为螺线管的体积 增大L的方法： (1)n大 (2)m大 L=?/I 例2 求一环形螺线管的自感