第4章-电磁感应-电磁场基本规律.ppt

用dWm表示电流反抗自感电动势在dt时间内作的功当电流从0增大到I的整个过程中，电流反抗自感电动势作的功自感线圈贮存的磁场二、磁场的能量当电流一定时，线圈的自感系数越大，储存的自感能量就越多。所以自感系数L可以用来表征线圈储存磁能的本领。Wm~B、H的关系？二、磁场的能量以长直螺线管为例：当流有电流I时长直螺线管的磁场能量:定义磁场的能量密度:磁场所储存的总能量:磁场所储存的总能量:对于一般情况：积分遍及磁场存在的全空间。能量存在器件中CL存在场中通过平板电容器得出下述结论通过长直螺线管得出下述结论在电磁场中普遍适用于各种电场磁场静电场类比稳恒磁场4.6麦克斯韦电磁场理论简介?电场静电场感生电场静止电荷空间存在?磁场稳恒磁场空间存在恒定电流感生磁场回顾前几章的内容电磁场Maxwell的新思想：1、涡旋电场—变化的磁场产生电场2、位移电流—变化的电场产生磁场前人的经验：静电场稳恒磁场静电场涡旋电场稳恒磁场涡旋磁场1）有旋电场麦克斯韦假设2）位移电流方程的积分形式麦克斯韦电磁场ⅰⅱⅲⅳⅰ通量静电场高斯定理的推广环流静电场的环流定理的推广ⅱⅲ磁场高斯定理的推广ⅳ一般形式下的安培环路定理以上四个方程以简洁的数学形式高度概括了电磁运动的基本规律.它们在宏观电磁学中的作用类似于牛顿运动方程在经典力学中的作用.应用该方程组,可以完全地描述电磁场的动力学过程.该方程组不仅适用于静电场,恒定磁场,而且也适用于变化的电磁场.另外,在高速领域中,该方程组也依然成立.但在微观领域不完全适用,因而后来发展并创立了量子电动力学.麦克斯韦的电磁理论则可看成是量子电动力学在某些特殊条件下的近似规律.由于磁场的变化而在回路中产生的感应电动势称为感生电动势.1、感生电动势2、感生电场(麦克斯韦假说)不论空间有无导体存在,变化的磁场总是在其周围激发一种电场,这种电场与静电场不同,它具有涡旋性,称为感生电场(或涡旋电场)。静止导体内产生的感生电动势,正是感生电场对电荷施加的非静电作用力的结果。4.3感生电动势和感生电场3、感生电场Ei与变化磁场的关系电源电动势的定义电磁感应定律磁通量的定义不管回路是否由导体构成，也不管闭合回路是否在真空中还是在介质中，该式都适用；若是闭合导体回路，因为有电荷在导体中作定向运动，故能形成电流，否则无感应电流,但感生电动势仍存在。注意感生电场和静电场的对比相同处对电荷都有作用力。若有导体存在都能形成电流电场线不是有头有尾，是闭合曲线。电场线起于正电荷止于负电荷，是有头有尾的曲线。由变化的磁场激发。由静止的电荷激发。感生电场非保守力、有旋场静电场保守力、保守场。环流通量：不相同处☆计算感生电动势的一般方法:对于导体回路,可应用公式或计算对于不构成回路的导体,可应用公式也可设计一个合适的假想回路以便于应用法拉第电磁感应定律公式例：电流为I=I0coswt的长直导线附近有一与其共面的矩形线框,其ab边可以速度v无摩擦地匀速平动,设t=0时ab与dc重合,求线框的总感应电动势。解：设t时刻I0,空间磁场为方向指向纸面，cb边长为l2=vt穿过线框的磁通量为：l2drIabcdl0l1v本题是既有感生电动势又有动生电动势的例子，上式中第一项为感生电动势，第二项为动生电动势。t时刻的感应电动势为：例：在半径为R的圆柱形空间存在均匀磁场B,其随时间的变化率dB/dt为常数，求磁场中静止金属棒上的感应电动势。解：自圆心作辅助线，与金属棒构成三角形，其面积为S：过S的磁通量为该回路感应电动势所以以上结果就是金属棒的感应电动势。由于BRdB/dtoALS根据磁场的对称性可知,感生电场也具有轴对称性,电场线为一系列的同心的圆环因而辅助线上的积分附：涡电流感应电流不仅能在导电回路内出现，而且当大块导体与磁场有相对运动或处在变化的磁场中时，在这块导体中也会激起感应电流.这些感应电流在大块导体内的电流流线呈闭合的涡旋状，被称为涡电流或涡流。应用热效应、电磁阻尼效应.涡流的热效应电阻小，电流大，能够产生大量的热量。应用高频感应炉加热真空无按触加热当一个线圈中