大学物理第九 电磁感应 电磁场理论.pptVIP

第十一章 真空中的恒定磁场 第九章 电磁感应 电磁场理论 感生电场（涡旋电场，有旋电场）的提出： §9－3 感生电动势 感生电场 感生电场是一种客观存在的物质，它对电荷有作用力。 变化的磁场在其周围空间激发出一种新的涡旋状电场，不管其周围空间有无导体，也不管周围空间有否介质还是真空；并称其为感生电场（涡旋电场)。 感生电场与静电场的比较： ①??? 共同处：这两种电场都对电荷有作用。 产生的源 电场线 ②??? 不同处： 高斯定理 环路定理 自感现象:由于自身回路中的电流变化而在自身回路中产生感应电流的现象. §9-4 自感应和互感应 一、自感 1）自感系数 2）自感电动势 自感系数的物理意义：单位电流变化引起感应电动势的大小。 3）自感系数的计算 先设电流 I B 二、互感 1 ）互感系数 线圈1 N1 线圈2 N2 2 ）互感电动势 线圈1中的电流变化在线圈2中引起感应电动势 线圈2中的电流变化在线圈1中引起感应电动势 3）互感系数的计算 先设某一线圈中通以电流 I 求 出另一线圈的全磁通 问：下列几种情况互感是否变化？ 1）线框平行直导线移动； 2）线框垂直于直导线移动； 3）线框绕 OC 轴转动； 4）直导线中电流变化. O C §9-5 磁场的能量 当电键打开后，电源已不再向灯泡供应能量了。它突然闪亮一下，所消耗的能量从哪里来的？ ? 由于使灯泡闪亮的电流是线圈中的自感电动势产生的电流，而这电流随着线圈中的磁场的消失而逐渐消失，所以，可以认为使灯泡闪亮的能量是原来储存在通有电流的线圈中的，或者说是储存在线圈内的磁场中，称为磁能。 ? 从打开K开始计时，即t=0,则L和灯泡组成闭合回路，令回路中初始电流为I ， ? 经时间t=t后，令灯炮中电流为i, 则再经dt ,通过灯炮的电量为： idt ，则在 dt 时间内，自感电动势作的功为： 自感电动势作的总功为： 磁场能量密度 磁场能量 自感线圈磁能 例　计算同轴电缆单位长度上储存的磁能。 ? I I R1 R2 ? ⊕ ⊙ B B r ? I I ⊕ ⊙ B B r R1 R2 ? r dr ? I I R1 R2 ? ⊕ ⊙ B B r 所以取体积元为 ? I I ⊕ ⊙ B B r R1 R2 ? r dr 单位长度磁能 单位长度自感系数 1.能量存在器件中 电容器 C L 静电场 稳恒磁场 1.能量存在器件中 电感 与静电场能量比较( 从两方面分析) 2.能量存在场中 2.能量存在场中 电场能量密度 磁场能量密度 电场总能量 磁场总能量 麦克斯韦（1831-1879）英国物理学家 . 经典电磁理论的奠基人 , 气体动理论创始人之一 . 他提出了有旋场和位移电流的概念 , 建立了经典电磁理论 , 并预言了以光速传播的电磁波的存在 .在气体动理论方面 , 他还提出了气体分子按速率分布的统计规律. §9-6 位移电流 电磁场理论 1865 年麦克斯韦在总结前人工作的基础 上，提出完整的电磁场理论，他的主要贡献是提出了“有旋电场”和“位移电流”两个假设，从而预言了电磁波的存在，并计算出电磁波的速度（即光速）. 1888 年赫兹的实验证实了他的预言, 麦克斯韦理论奠定了经典动力学的基础，为无线电技术和现代电子通讯技术发展开辟了广阔前景. ( 真空中 ) 结论：变化的磁场产生了涡旋电场！ 问题：变化的电场能否产生磁场呢? 恒定电流的磁场 安培环路定理 L S1 S2 I 对以L为边界的任何曲面，所通过的传导电流均为 I 。 H的环流等于穿过以L为边界的任意曲面的传导电流的代数和。 对恒定电流 ++++ ---- I （以 L 为边做任意曲面 S ） 对非恒定电流 对于S1面 对于S2面 变化的电场可等效为一种电流 ——位移电流 Id . - - - - +++++ I I B A 一、位移电流 (Displacement current) 电位移通量 大小一致 - - - - +++++ I I B A ++++ ---- 方向一致？ 位移电流 通过电场中某一截面的位移电流等于通过该截面电位移通量对时间的变化率. 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。 麦克斯韦在引入位移电流之后，又提出了 “全电流”的概念 全电流是连续的，