大学物理课件：9-3 感生电动势 有旋电场.pptVIP

* 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。不是洛仑兹力，不是静电力，只可能是一种新型的电场力。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也会激发感生电场。 当感生电场作用于放置在空间的导体回路，在回路中产生感生电动势，并形成感应电流。 * 麦克斯韦的两个假说“感生电场”和“位移电流“是奠定电磁场理论的基础。 * 选回路绕行方向如图所示。 Ek0和左手螺旋关系均可判断感生电场方向 * 验证了感生电场的存在 * 磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，它利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内之磁力通过含铁质锅底部时，即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热于锅内食物。电磁炉靠的是磁场感应原理只对锅底加热，周围是不会热的。由于非导磁性材料不能有效汇聚磁力线，几乎不能形成涡流（就像一个普通变压器如果没有硅钢片铁心，而只有两个绕组是不能有效传送能量的），所以基本上不加热；另外，导电能力特别差的磁性材料由于其电阻率太高，产生的涡流电流也很小，也不能很好产生热量。所以：电磁炉使用的锅体材料是导电性能相对较好，铁磁性材料的金属或者合金以及它们的复合体。一般采用的锅有：铸铁锅，生铁锅，不锈铁锅。 * 1、感生电场 非静电力 洛仑兹力 感生电动势 动生电动势 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，其电力线是闭合的。 1861年，麦克斯韦提出感生电场的假设： 感生电动势产生于感生电场的非静电力 §9-3 感生电动势 有旋电场 导体回路不动，由于磁场发生变化引起的电动势，称为感生电动势 ? 感生电场是非静电场 * 感生电场的存在与空间有无导体回路无关，变化磁场总能在空间激发电场; 如果有导体回路，感生电场将驱使导体中的自由电荷作定向运动，从而引起感应电流. 此时感生电动势为： 由法拉第电磁感应定律： 可得感生电场与变化磁场之间的关系： 变化磁场能激发电场 感生电场对任意闭合路径的线积分等于磁感应强度的变化率对这一闭合路径所围面积的通量。 * * S是以闭合路径L为周界的任意曲面.L的绕行方向与 S 面的法线方向成右手螺旋关系. 若dB/dt0, 感生电场线的绕行方向与磁场方向成左手螺旋关系； 若dB/dt0, 感生电场线的绕行方向与磁场方向成右手螺旋关系. L S S *式中L是任意闭合路径，可以是导线回路，也可以是假想的闭合积分路径. (或用楞次定律判断, 感生电场方向即感应电流方向) * 静电场的环流恒为零 稳恒条件下，磁感应强度不随时间变化, 这时 E = 0 电磁学的基本方程之一 电场强度对任意闭合路径的线积分等于磁感应强度的变化率对这一闭合路径所围面积的通量。 空间任一点的电场等于感生电场E和静电场Es的叠加 * 静电场 感生电场 具有电能、对电荷有作用力 具有电能、对电荷有作用力 由静止电荷产生 由变化磁场产生 有源场 无源场 有旋场, 涡旋场 发散场 非保守场, 不可引入电势 保守场, 可引入电势 * 动生电动势 感生电动势 磁场不变，闭合回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 由于导体的运动引起回路中? 变化 由于 B 的变化引起回路中? 变化 洛仑兹力 感生电场力 特点 原因 非静电力来源 计算公式 * 感生电场的计算： (a) 过考察点作一回路, 规定其绕行方向. (b) 用右手螺旋法则定出回路所围面的法线方向, 即 的方向 o r (c) 计算磁通量及其随时间的变化 (d)计算环路积分，利用 E0 感生电场的方向与回路的绕行方向一致 E0 感生电场的方向与回路的绕行方向相反 （也可先求大小再用楞次定律判断方向） * 例1、均匀磁场分布在半径为 R 的圆柱形空间区域内。已知磁感应强度的变化率为大于零的恒量，即dB/dt 0, 求距圆柱为r处的涡旋电场的场强。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a b x y o r 分析：由于磁场均匀分布在圆柱形空间，故而空间的涡旋电场必是轴对称分布的。即Ek的电场线是一系列以圆柱轴为圆心的同心圆。同一条电场线上的E大小相等，方向与圆线相切。 * 解： （1）作半径为r，与圆柱同心的圆形回路, 选绕行方向沿顺时针方向，则回路所围面积的法线方向与B相同， ? ? ? ? ? ? ? ?