大学物理磁场6.ppt

* * 提纲 例6. 7 用感应电动势测铁磁质中B 例6. 3 求感生电场 §6.2 感应电动势和感应电场 ? 涡旋电场 2.2 感生电动势 例6. 4 电子感应加速器 §6.3 互感和自感 例6. 6 计算同轴电缆单位长度的自感 例6. 5 计算同轴螺旋管的互感 3.3 RL电路 见书RC与RL电路的比较 3.2 自感和自感系数 3.1 互感和互感系数 作业： 6-8, 6-12，6-14 §6.2 感应电动势和感应电场 穿过导体回路的磁通量发生 变化时，在回路中产生的感 应电动势称为感生电动势. ? 感生电动势 实验发现这个感生电动势的大小、方向 与导体的种类和性质无关，仅由变化的 磁场本身引起。Maxwell 敏锐地感觉到 感生电动势的现象预示着有关电磁场的 新的效应。 即使不存在导体回路，变化的磁 场在其周围空间也激发一种电场 它提供一种非静电力能产生 ， 这电场叫做涡旋电场。 ? 涡旋电场 （从电磁感应定律寻求涡旋电场与变化磁场的关系） 电源电动势的定义 感应电场 有旋电场 库仑场 显然，涡旋电力线是无头无尾的闭合曲线， 所以称之为有旋电场。类似于磁力线。 * 涡旋电场永远和磁感应强度矢量的变化连在一起。 * S 面是 L 曲线所包围的面，L的绕行方向 与 S 面的法线方向成右手螺旋关系。 * 涡旋电场与静电场相比 相同处 对电荷都有作用力 若有导体存在， 都能形成电流 不相同处 涡旋电场不是由电荷激发， 是由变化磁场激发。 涡旋电场电力线不是有头有尾， 而是闭合曲线。 例6. 7 用感应电动势测铁磁质中的磁感应强度 N2 线圈的总电阻是R，产生的电流为 冲击电流计的最大偏转 与通过它的电量成正比 铁磁样品做的环 S表示环的截面积 当合上N1线圈的开关，电流增大， 它在铁环中的磁场增强，在N2 线圈 中有感应电动势产生。 N1线圈电流增大到 I 所需时间 为 ，则在同一时间内通过N2 回路的电量为: 用冲击电流计测量 q 就 可算出磁感应强度。 这是一种测量磁介质中磁感应强度的方法。 例6.3 半径为R的圆柱形空间分布着均匀磁场 (如无限长密绕螺线管内的磁场)其横截面内磁 场磁感应强度B随时间以恒定速率变化，试求 感生电场的分布？ 解：因为磁场分布的轴对称性及感生 电场的力线是闭合曲线，所以感生电 场的力线在垂直于轴线的平面内，并 以轴为圆心的同心圆。 如图所示取回路，在回路上任意点的 感生电场大小相等，方向与回路相切。 回路 r R B 负号表示反抗磁场的变化 如：当 时， 它的力线是逆时针 R r Er L 例6.4 电子感应加速器 在磁场中安置一环形管真 空管作为电子运行的轨道 当磁场发生变化时，就会沿 管道方向产生感应电场，射 入的电子就会被加速。 设环形真空管的轴线半径 为 R，求磁场作正弦变化时 沿真空管轴线的感应电场？ R L 轨道环上的磁场等于它围绕 面积内磁场平均值的一半。 L ? 互感和互感系数 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 线圈 1所激发的磁场通过 线圈 2的磁通链数 互感电动势与线圈电流变化快慢有关；与两个线圈 结构以及它们之间的相对位置和磁介质的分布有关。 互感电动势 2 §6.3 互感和自感 线圈2所激发的磁场通过 线圈1的磁通链数和互感 电动势为 后面将从能量观点证明 两个给定的线圈有： 就叫做这两个线圈的互感系数，简称为互感。 它的单位：亨利（H） 1 ? 自感和自感系数 *称 L为自感系数,简称自感或电感。 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： 单位：亨利H 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。 MAG_61 MAG_62 全磁通与回路的电流成正比： 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。 实验上，常用测电流强度 和磁通链数 来 计算自感系数L。 由电磁感应定律， 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。 所以说，自感 L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。