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1、电磁感应原理现在学习的是第1页，共74页静电场静电场相对于观察者静止的电荷激发的电场相对于观察者静止的电荷激发的电场稳恒磁场稳恒磁场电荷的定向移动所形成的。电荷的定向移动所形成的。电电生生磁磁的现象的现象?磁磁生生电电的现象？的现象？什么什么条件条件下产生？下产生？现在学习的是第2页，共74页一一 电磁感应现象电磁感应现象有产生电动势的机制有产生电动势的机制现在学习的是第3页，共74页二二 楞次定律楞次定律判断感应电流方向的判断感应电流方向的楞次定律楞次定律:闭合回路中产生闭合回路中产生的感应电流具有确定的方向，的感应电流具有确定的方向，它总是使感应电流所产生的它总是使感应电流所产生的通过回路
2、面积的磁通量，去通过回路面积的磁通量，去补偿或者反抗引起原有的磁补偿或者反抗引起原有的磁通量的变化。通量的变化。要阻碍磁通量变化要阻碍磁通量变化阻碍并不意味抵消阻碍并不意味抵消现在学习的是第4页，共74页NSNS用楞次定律判断感应电流方向现在学习的是第5页，共74页 当穿过闭合回路所围面当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回积的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电动势，且路中会产生感应电动势，且感应电动势正比于磁通量对感应电动势正比于磁通量对时间变化率。时间变化率。三三 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律告诉我们了法拉第电磁感应定律告诉我们了感应电动势的感应电动势的大
3、小大小楞次定律告诉我们了楞次定律告诉我们了感应电动势的感应电动势的方向方向现在学习的是第6页，共74页法拉第的实验规律法拉第的实验规律感应电动势的大小与通过导体感应电动势的大小与通过导体回路的磁通量的变化率成正比回路的磁通量的变化率成正比负号负号表示感应电流的效果总是表示感应电流的效果总是反抗反抗引起感应电流的原因引起感应电流的原因 楞次定律楞次定律现在学习的是第7页，共74页规定：规定：（1）闭合回路的正方向与回路所包围平面的法向成右手螺旋关系）闭合回路的正方向与回路所包围平面的法向成右手螺旋关系（2）当回路平面发向矢量）当回路平面发向矢量 确定之后，若确定之后，若 与回路同向则：与回路同向
4、则：反之则：反之则：（3）若磁力线的指向）若磁力线的指向 与与 同向则同向则 ；反之：；反之：现在学习的是第8页，共74页(1)若回路是若回路是 N 匝密绕线圈匝密绕线圈(2)若闭合回路中电阻为若闭合回路中电阻为R感应电荷感应电荷讨论讨论感应电量感应电量：设在时刻设在时刻t t1 1到到t t2 2时间内，通过闭合导体回时间内，通过闭合导体回路的磁通量由路的磁通量由 。那么，对上式积分，就可那么，对上式积分，就可以求得在这段时间内通过回路导体任一截面的总电量以求得在这段时间内通过回路导体任一截面的总电量q，这个电量称为感应电量。即，这个电量称为感应电量。即:变到变到现在学习的是第9页，共74页
5、为什么磁通量变化会引起电动势？为什么磁通量变化会引起电动势？什么是电动势？什么是电动势？仅有仅有静电场静电场的作用，只可能产生暂时的电流，不能的作用，只可能产生暂时的电流，不能形成稳恒电流。形成稳恒电流。现在学习的是第10页，共74页 电源的电动势电源的电动势电源的电动势电源的电动势(electromotive force,emf)(electromotive force,emf)在导体内形成恒定电流必须在导体内建立一个恒定电场，在导体内形成恒定电流必须在导体内建立一个恒定电场，保持两点间电势差不变。保持两点间电势差不变。把从把从B经导线到达经导线到达A的电子的电子重新送回重新送回B，就可以维
6、持，就可以维持A、B间电势差不变。间电势差不变。完成这一过程不能依靠静完成这一过程不能依靠静电力，必须有一种提供非静电电力，必须有一种提供非静电力的装置，即电源。力的装置，即电源。电源不断消耗其它形式的能量克服静电力做功。电源不断消耗其它形式的能量克服静电力做功。现在学习的是第11页，共74页现在学习的是第12页，共74页内电路：内电路：电源内部正负两极电源内部正负两极之间的电路。之间的电路。外电路：外电路：电源外部正负两极之电源外部正负两极之间的电路。间的电路。内外电路形成闭合电路时，正电荷由正极流出，内外电路形成闭合电路时，正电荷由正极流出，经外电路流入负极，又从负极经内电路流到正极，形成
7、经外电路流入负极，又从负极经内电路流到正极，形成恒定电流，保持了电流线的闭合性。恒定电流，保持了电流线的闭合性。+-+现在学习的是第13页，共74页电源电动势电源电动势电源电动势电源电动势 电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电路移电源的电动势等于把单位正电荷从负极经内电路移动到正极时所做的功，单位为伏特。动到正极时所做的功，单位为伏特。电源的电动势的电源的电动势的方向方向规定：自负极经内电路指向正规定：自负极经内电路指向正极。极。电源迫使正电荷电源迫使正电荷dq从负极经电源内部移动到正极所从负极经电源内部移动到正极所做的功为做的功为dA，电源的，电源的电动势电动势为为 从电源内部：负极正极
8、现在学习的是第14页，共74页恒定电场也服从场强环流定律恒定电场也服从场强环流定律 非静电力非静电力仅存在于电源内部，可以用仅存在于电源内部，可以用非静电场强非静电场强 表示表示。由电源电动势定义得由电源电动势定义得电源外部无非静电力，则电源外部无非静电力，则现在学习的是第15页，共74页 2 感应电动势感应电动势现在学习的是第16页，共74页一一.动生电动势动生电动势单位时间内导线切割的磁场线数单位时间内导线切割的磁场线数电子受洛伦兹力电子受洛伦兹力 非静电力非静电力是什么？是什么？现在学习的是第17页，共74页非静电场非静电场 动生电动势动生电动势应用应用动生电动势的动生电动势的非非静电力
9、场来源静电力场来源 洛伦兹力洛伦兹力现在学习的是第18页，共74页深入思考：洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力，它就要作功，而前面讨论过洛伦兹力在磁场中是不作功的？+OP-与电子运动同向，对电子做正功与电子运动同向，对电子做正功与电子运动反向，对电子做负功与电子运动反向，对电子做负功现在学习的是第19页，共74页总的洛伦兹力不对电子作功，外力作功。总的洛伦兹力不对电子作功，外力作功。洛伦兹力一个分量对电子作正功，形成动生电动势，而另洛伦兹力一个分量对电子作正功，形成动生电动势，而另一个分量，阻碍导体运动从而作负功，可以证明两个分量一个分量，阻碍导体运动从而作负功，可以证明两个分量所作的代数和等
10、于零。因此，洛伦兹力的作用并不提供能所作的代数和等于零。因此，洛伦兹力的作用并不提供能量，只是传递能量：即外力克服洛伦兹力的一个分量量，只是传递能量：即外力克服洛伦兹力的一个分量 所作的功通过另一个分量所作的功通过另一个分量 转化为感应电流的能量。转化为感应电流的能量。+OP-现在学习的是第20页，共74页例例1 1、如图所示，为相距、如图所示，为相距2a2a的两条载流直长导线，电流强度为的两条载流直长导线，电流强度为I I，长为，长为2b2b的金属棒的金属棒MNMN位于两直导线的正中间，并以恒定速度位于两直导线的正中间，并以恒定速度v v平行直导线运动，求棒两端的电势差平行直导线运动，求棒两
11、端的电势差U UMNMN解：两直导线之间的磁场解：两直导线之间的磁场如图所示，取坐标系。如图所示，取坐标系。在导线之间任一位置处在导线之间任一位置处取一点取一点x x则：则：vMNII2a2bOxdx现在学习的是第21页，共74页的方向：由M指向N所以，vMNII2a2bOdxx现在学习的是第22页，共74页例例2，如图所示的直角三角形，如图所示的直角三角形ABC金属框放在磁场中，金属框放在磁场中，AB边边平行于磁场的方向，平行于磁场的方向，BC边垂直于磁场的方向，线圈以逆时边垂直于磁场的方向，线圈以逆时针旋转时，求回路针旋转时，求回路ABC中的动生电动势及各边的动生电动中的动生电动势及各边的
12、动生电动势。势。ABCab解：用法拉第电磁感应定律求总的电动势因为B，S都不变，故：现在学习的是第23页，共74页AB边的电动势：边的电动势：BC边的电动势：边的电动势：ABCabdrr CA边的电动势不好求。先求出边的电动势不好求。先求出BC边的电动势，其值的负数边的电动势，其值的负数即为即为CA边的电动势。边的电动势。现在学习的是第24页，共74页例例例例3 3 3 3在磁场中转动的线圈内的感应电动势在磁场中转动的线圈内的感应电动势在磁场中转动的线圈内的感应电动势在磁场中转动的线圈内的感应电动势 设矩形线圈设矩形线圈ABCD 的匝数为的匝数为N ,面积为面积为S，使这线圈在匀强磁场中使这线
13、圈在匀强磁场中绕固定的轴线绕固定的轴线OO 转动，转动，磁感应强度磁感应强度 与与 轴轴垂直。当垂直。当 时，时，与与 之间的夹角为零，之间的夹角为零，经过时间经过时间 ，与与 之之间的夹角为间的夹角为 。现在学习的是第25页，共74页 在匀强磁场内转动在匀强磁场内转动的线圈中所产生的电动的线圈中所产生的电动势是随时间作周期性变势是随时间作周期性变化的，这种电动势称为化的，这种电动势称为交变电动势交变电动势。在交变电动势的作用。在交变电动势的作用下，线圈中的电流也是交变的，称为下，线圈中的电流也是交变的，称为交变电流或交流交变电流或交流。现在学习的是第26页，共74页交变电动势和交变电流交变电
14、动势和交变电流现在学习的是第27页，共74页NSabcdl+.cdabBvNS现在学习的是第28页，共74页例例4 在匀强磁场在匀强磁场 B 中，长中，长 R 的铜棒绕其一端的铜棒绕其一端 O 在垂直于在垂直于 B 的的平面内转动，角速度为平面内转动，角速度为 OR求求 棒上的电动势棒上的电动势解解方法一方法一(动生电动势动生电动势):dl方向方向方法二方法二(法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律):在在 dt 时间内导体棒切割磁场线时间内导体棒切割磁场线方向由楞次定律确定方向由楞次定律确定现在学习的是第29页，共74页例例5在半径为在半径为R 的圆形截面区域内有匀强磁场的圆形截面区域内有匀强
15、磁场 B，一直导线，一直导线垂直于磁场方向以速度垂直于磁场方向以速度 v 扫过磁场区。扫过磁场区。求求 当导线距区域中心轴当导线距区域中心轴垂直距离为垂直距离为 r 时的动生电动势时的动生电动势解解方法一方法一：动生电动势动生电动势方法二方法二：法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律在在 dt 时间内导体棒切割磁场线时间内导体棒切割磁场线方向由楞次定方向由楞次定律确定律确定现在学习的是第30页，共74页二、感生电动势二、感生电动势 当一段相对静止的导体或一个相对静止的导体回路处于随时当一段相对静止的导体或一个相对静止的导体回路处于随时间变化的磁场中时，在导体内也会产生感应电动势，称为间变化的磁场
16、中时，在导体内也会产生感应电动势，称为感生电感生电动势动势。现在学习的是第31页，共74页NS两种不同机制：两种不同机制：1.与磁铁相对静止的观察者看到线圈向磁铁运动并套住与磁铁相对静止的观察者看到线圈向磁铁运动并套住磁铁，认为线圈在稳恒磁场中运动使线圈中产生磁铁，认为线圈在稳恒磁场中运动使线圈中产生-动生电动势动生电动势2.与线圈相对静止的观察者看到磁铁向线圈运动并插入线与线圈相对静止的观察者看到磁铁向线圈运动并插入线圈，认为是变化的磁场使静止的线圈中产生圈，认为是变化的磁场使静止的线圈中产生-感生感生电动势电动势 这说明，把感应电动势分为这说明，把感应电动势分为动生电动势动生电动势和和感生
17、电动势感生电动势两种，这在一定程度两种，这在一定程度上只上只有相对意义有相对意义，坐标的变换可以坐标的变换可以在一些特殊情形里在一些特殊情形里消除消除动生和感生电动势。动生和感生电动势。现在学习的是第32页，共74页动生电动势动生电动势的的非静电力场非静电力场来源来源 洛伦兹力洛伦兹力 在磁场变化产生感生电动势的情况下，非静电力又在磁场变化产生感生电动势的情况下，非静电力又是什么是什么？已知的电荷受力已知的电荷受力：静电场施于的静电场施于的库仑力库仑力 磁场施于运动电荷的磁场施于运动电荷的洛伦兹力洛伦兹力 空间只要有变化的磁场，其间就会激发感生电场，在该电场中如空间只要有变化的磁场，其间就会激
18、发感生电场，在该电场中如果有导体回路，感生电场动就会促使导体中的自由电荷作定向运动而果有导体回路，感生电场动就会促使导体中的自由电荷作定向运动而形成感应电流，亦即：在有变化磁场的空间里，到处充满着感生电场。形成感应电流，亦即：在有变化磁场的空间里，到处充满着感生电场。麦克斯韦提出麦克斯韦提出:无论有无导体或导体回路，变化的磁场都将在其周无论有无导体或导体回路，变化的磁场都将在其周围空间产生具有围空间产生具有闭合电场线闭合电场线的电场，并称此为的电场，并称此为感生电场感生电场或有旋电场，或有旋电场，记为：记为：Eg或或E感感现在学习的是第33页，共74页法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 v感
19、生电动势的计算感生电动势的计算因为回路固定不动，磁通量的变化仅来自磁场的变化因为回路固定不动，磁通量的变化仅来自磁场的变化 在变化的磁场中，有旋电场强度对在变化的磁场中，有旋电场强度对任意闭合路径任意闭合路径任意闭合路径任意闭合路径 L L的线积分的线积分等于这一闭合路径所等于这一闭合路径所包围面积包围面积包围面积包围面积上磁通量的变化率的负值。上磁通量的变化率的负值。现在学习的是第34页，共74页（1）至此，我们知道，从起源上来区分有两种形式的电场：至此，我们知道，从起源上来区分有两种形式的电场：由电荷激发的由电荷激发的静电场静电场 由变化的磁场激发的由变化的磁场激发的感生电场感生电场共同点
20、共同点 不同点不同点 q（有源场）（有源场）（无源场）（无源场）（保守场）（保守场）（非保守场）（非保守场）激发的激发的源源不同不同场场的的性性质质不不同同讨讨论论现在学习的是第35页，共74页BEgBEg符合符合左螺旋左螺旋法则法则与与（2）与与 类比类比 积分回路方向与积分回路方向与电流方向呈右螺电流方向呈右螺旋关系旋关系现在学习的是第36页，共74页 大学物理上一般所说的是在圆柱域内有变大学物理上一般所说的是在圆柱域内有变化的磁场化的磁场通以恒定电流时：通以恒定电流时：电流变化时：电流变化时：现在学习的是第37页，共74页设一个半径为设一个半径为R 的长直载流螺线管，的长直载流螺线管，内
21、部磁场强度为内部磁场强度为，若，若为大于零为大于零的恒量。求管内外的感应电场。的恒量。求管内外的感应电场。轴对称分布的变化磁场产生的感应电场轴对称分布的变化磁场产生的感应电场现在学习的是第38页，共74页例例一被限制在半径为一被限制在半径为 R 的无限长圆柱内的均匀磁场的无限长圆柱内的均匀磁场 B，B 均匀增均匀增加，加，B 的方向如图所示。的方向如图所示。求求 导体棒导体棒MN、CD的感生电动势的感生电动势解解方法一方法一(用感生电场计算用感生电场计算):方法二方法二(用法拉第电磁感应定律用法拉第电磁感应定律):(补逆时针回路补逆时针回路 OCDO)现在学习的是第39页，共74页由于变化磁场
22、激起感生电场，则在导体内产生感应电流。由于变化磁场激起感生电场，则在导体内产生感应电流。交变电流交变电流高频感应加热原理高频感应加热原理这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流涡电流(涡流涡流)交变电流交变电流减小电流截面，减少涡流损耗减小电流截面，减少涡流损耗整块整块铁心铁心彼此绝缘的彼此绝缘的薄片薄片电磁阻尼电磁阻尼三三.涡流涡流现在学习的是第40页，共74页 自感现象自感现象 由于回路中电流产生的磁通量发生变化，由于回路中电流产生的磁通量发生变化，而在自己回路中激发感应电动势的现象叫做而在自己回路中激发感应电动势的现象叫做自感现象自感现象，这种感
23、应电动势叫做这种感应电动势叫做自感电动势自感电动势。1.1.1.1.自感自感自感自感3 自感和互感自感和互感 如果回路的几何形状保持不变，而且在它的周围空间如果回路的几何形状保持不变，而且在它的周围空间没有铁磁性物质。没有铁磁性物质。自感：自感：回路自感的大小回路自感的大小等于回路中的电流为单位等于回路中的电流为单位值时通过这回路所围面积值时通过这回路所围面积的磁链数。的磁链数。单位：单位：亨利亨利现在学习的是第41页，共74页 其中其中 体现回路产生自感电动势来体现回路产生自感电动势来反抗电流改变的能力，称为回路的反抗电流改变的能力，称为回路的自感自感系数系数，简称，简称自感自感。它由回路的
24、大小、形。它由回路的大小、形状、匝数以及周围磁介质的性质决定。状、匝数以及周围磁介质的性质决定。对于一个任意形状的回对于一个任意形状的回路，回路中由于电流变化引路，回路中由于电流变化引起通过回路本身磁链数的变起通过回路本身磁链数的变化而出现的感应电动势为化而出现的感应电动势为 自感系数：自感系数：等于回路中的电流变化等于回路中的电流变化为单位值时，在回路本身所围面积内引为单位值时，在回路本身所围面积内引起磁链数的改变值。起磁链数的改变值。现在学习的是第42页，共74页自感系数的另一种定义：自感系数的另一种定义：定义定义 1 10 0.定定义义中中m m跟跟周周围围性性质质有有关关（），要要密密
25、绕绕（否否则则漏漏磁磁）；定定义义是本质定义，只有当线圈密，周围没有铁一类物质时，两个定义等效。是本质定义，只有当线圈密，周围没有铁一类物质时，两个定义等效。2 20 0.式任何情况下都可用，多用实验测定式任何情况下都可用，多用实验测定L L，式计算方便。式计算方便。说明：说明：从自感电动势的表达式：从自感电动势的表达式：定义定义=LddtLI现在学习的是第43页，共74页 线圈可视为电感器，成为很重要的电子元件，以后线圈可视为电感器，成为很重要的电子元件，以后我们要学到我们要学到L-CL-C振荡电路形成电磁波，电磁波的应用。振荡电路形成电磁波，电磁波的应用。现在学习的是第44页，共74页N=
26、IdlHl.=IL=自感的计算步骤：自感的计算步骤：HB=d.BS=HBLSl已知：匝数已知：匝数已知：匝数NN,横截面积横截面积横截面积SS,长度长度长度ll,磁导率磁导率磁导率 例例例11 试计算直长螺线管的自感。试计算直长螺线管的自感。试计算直长螺线管的自感。I现在学习的是第45页，共74页0B=lINN=lI0NS2BLV=L=I=l0NS22l0n2Sl0 0l=IBS0NS解：现在学习的是第46页，共74页 当线圈中的电流当线圈中的电流 发生变化时，在发生变化时，在 匝线圈中产匝线圈中产生的感应电动势为生的感应电动势为现在学习的是第47页，共74页单位长度的自感为：单位长度的自感为
27、：IIlrdrRR2 例例例例22 求一无限长同轴传输线单位长度的求一无限长同轴传输线单位长度的求一无限长同轴传输线单位长度的求一无限长同轴传输线单位长度的自感。已知：自感。已知：自感。已知：自感。已知：R R1 1R R2 2、。解：现在学习的是第48页，共74页rrhdR1R2d dS SR1R2。、例例3 3 求一环形螺线管的自感。求一环形螺线管的自感。已知：已知：R R1 1R R2 2N Nh h、解：现在学习的是第49页，共74页 由一个回路中电流变化而在另一个回路中产生感应电由一个回路中电流变化而在另一个回路中产生感应电动势的现象，叫做动势的现象，叫做互感现象互感现象，这种感应电
28、动势叫做这种感应电动势叫做互感互感电动势电动势。2.2.2.2.互感互感互感互感 互感系数互感系数，简称简称互感互感.它和两个回路它和两个回路的大小、形状、匝数以及周围磁介质的性质决定的大小、形状、匝数以及周围磁介质的性质决定.现在学习的是第50页，共74页=ddtddtMI121212122 2=ddtddtMI212121211 1互感电动势：讨论：讨论：1.1.互感系数和两回路的几何形状、尺寸，它们的相对位置，以互感系数和两回路的几何形状、尺寸，它们的相对位置，以及周围介质的磁导率有关。及周围介质的磁导率有关。2.2.互感系数的大小反映了两个线圈磁场的相互影响程度。互感系数的大小反映了两
29、个线圈磁场的相互影响程度。3.3.M M 的存在有利有弊。的存在有利有弊。在变压器中：在变压器中：M M 越大，能量损失越小。越大，能量损失越小。在电子线路中：在电子线路中：M M 越大，相互干扰越大。越大，相互干扰越大。现在学习的是第51页，共74页 互感系数在数值上等于当第二个回路电流变化率互感系数在数值上等于当第二个回路电流变化率为每秒一安培时，在第一个回路所产生的互感电动势为每秒一安培时，在第一个回路所产生的互感电动势的大小。的大小。在式中，若则有：=M12即：4.4.互感系数的物理意义：互感系数的物理意义：=ddtMI122ddtI2=1，现在学习的是第52页，共74页l02B=N2
30、 2I2lN2 2N1 1S0N=M=12N10S2l20n1n2VlI2B12212=l2B S0=N2 2I2S例例1 1 有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。有两个直长螺线管，它们绕在同一个圆柱面上。N、10NS2l已知：求：互感系数求：互感系数、N112=N1 1=120NI2S2l解：现在学习的是第53页，共74页=M0n1n2V=L0n2V22K=ML1L2K 10=L0n1V12.=ML1L2.称K 为耦合系数 耦合系数的大小反映了两个回路磁场耦合松紧的程度。由耦合系数的大小反映了两个回路磁场耦合松紧的程度。由于在一般情况下都有漏磁通，所以耦合系数小于于在一般情况下都有漏磁
31、通，所以耦合系数小于1 1。在此例中，线圈在此例中，线圈1 1的磁通全部通过线圈的磁通全部通过线圈2 2，称为，称为无无磁漏磁漏。在一般情况下：在一般情况下：现在学习的是第54页，共74页例例2 2，一个线圈放在一根导线旁，共面，求，一个线圈放在一根导线旁，共面，求M=M=？I1cabdrr解：设想通电流解：设想通电流I I1 1，面元，面元的绕行方向为顺时针方的绕行方向为顺时针方向。向。现在学习的是第55页，共74页 当电键打开后，电源已不再向灯泡供应能量了。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？它突然闪亮一下，所消耗的能量从哪里来的？5 磁场的能
32、量磁场的能量现在学习的是第56页，共74页 设电路接通后回路中某瞬时的电流为设电路接通后回路中某瞬时的电流为 ，自感电动，自感电动势为势为 ，由欧姆定律得，由欧姆定律得现在学习的是第57页，共74页 在自感和电流无关的情况下在自感和电流无关的情况下 是是 时间内电源提供的部分能量转化为消耗在时间内电源提供的部分能量转化为消耗在电阻电阻 上的焦耳上的焦耳-楞次热；楞次热；是回路中建立电流的暂态过程中电源电动势克是回路中建立电流的暂态过程中电源电动势克服自感电动势所作的功，这部分功转化为载流回路的能服自感电动势所作的功，这部分功转化为载流回路的能量；量；等于形成恒定电流时线圈中储藏的磁能等于形成恒
33、定电流时线圈中储藏的磁能。现在学习的是第58页，共74页磁能对于一个很长的直螺线管对于一个很长的直螺线管现在学习的是第59页，共74页 当回路中的电流达到稳定值后，断开当回路中的电流达到稳定值后，断开 ，并同时，并同时接通接通 ，这时回路中的电流按指数规律衰减，此电，这时回路中的电流按指数规律衰减，此电流通过电阻时，放出的焦耳流通过电阻时，放出的焦耳-楞次热为楞次热为此时在回路中：此时在回路中：且：且：则：则：现在学习的是第60页，共74页磁能密度总磁能现在学习的是第61页，共74页L12I2Wm=磁场的能量：磁场能量密度：磁场能量密度：单位体积中储存的磁场能量单位体积中储存的磁场能量wm磁能
34、密度：磁能密度：总磁能总磁能现在学习的是第62页，共74页l ddVr2r=drrl1R2R例例1 求同轴传输线之磁能求同轴传输线之磁能解：现在学习的是第63页，共74页计算自感的另一种方法：L12I2Wm=L=2I2Wm因为所以现在学习的是第64页，共74页 麦克斯韦电磁场理论（初步）麦克斯韦电磁场理论（初步）一、静电场一、静电场二、稳恒磁场二、稳恒磁场现在学习的是第65页，共74页三、由三、由 激发的电场激发的电场变化磁场变化磁场产生感生电场产生感生电场变化电场变化电场产生磁场产生磁场现在学习的是第66页，共74页一一.问题的提出问题的提出对稳恒电流对稳恒电流对对S1面面对对S2面面矛矛盾
35、盾稳恒磁场的安培环路定理已不稳恒磁场的安培环路定理已不适用于非稳恒电流的电路适用于非稳恒电流的电路二二.位移电流假设位移电流假设非稳恒电路中，在传导电流中断处必发生电荷分布的变化非稳恒电路中，在传导电流中断处必发生电荷分布的变化极板上电荷的时间变化率等于传导电流极板上电荷的时间变化率等于传导电流 位移电流位移电流现在学习的是第67页，共74页电荷分布的变化必引起电场的变化电荷分布的变化必引起电场的变化电位移通量电位移通量电位移通量的变化率等于传导电流强度电位移通量的变化率等于传导电流强度位移电流位移电流(电场变化等效为一种电流电场变化等效为一种电流)一般情况位移电流一般情况位移电流(以平行板电
36、容器为例以平行板电容器为例)现在学习的是第68页，共74页位移电流与传导电流连接起来恰好构成连续的闭合电流位移电流与传导电流连接起来恰好构成连续的闭合电流麦克斯韦提出全电流的概念麦克斯韦提出全电流的概念(全电流安培环路定理全电流安培环路定理)在普遍情形下，全电流在空间永远是连续不中断的，并且构成闭在普遍情形下，全电流在空间永远是连续不中断的，并且构成闭合回路合回路麦克斯韦将安培环路定理推广麦克斯韦将安培环路定理推广若传导电流为零若传导电流为零变化电场产生磁变化电场产生磁场的数学表达式场的数学表达式位移电流位移电流 密度密度现在学习的是第69页，共74页三三.位移电流、传导电流的比较位移电流、传
37、导电流的比较1.位移电流具有磁效应位移电流具有磁效应与传导电流相同与传导电流相同2.位移电流与传导电流不同之处位移电流与传导电流不同之处(1)产生机理不同产生机理不同(2)存在条件不同存在条件不同位移电流可以存在于真空中、导体中、介质中位移电流可以存在于真空中、导体中、介质中3.位移电流没有热效应，传导电流产生焦耳热位移电流没有热效应，传导电流产生焦耳热现在学习的是第70页，共74页例例设平行板电容器极板为圆板，半径为设平行板电容器极板为圆板，半径为R，两极板间距为，两极板间距为d,用缓变电流用缓变电流 IC 对电容器充电对电容器充电解解任一时刻极板间的电场任一时刻极板间的电场 极板间任一点的
38、位移电流极板间任一点的位移电流由全电流安培环路定理由全电流安培环路定理求求 P1,P2 点处的磁感应强度点处的磁感应强度现在学习的是第71页，共74页四四.麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组1.电场的高斯定理电场的高斯定理2.磁场的高斯定理磁场的高斯定理静电场是有源场、感应电场是涡旋场静电场是有源场、感应电场是涡旋场传导电流、位移电流产生的磁场都是无源场传导电流、位移电流产生的磁场都是无源场现在学习的是第72页，共74页3.电场的环路定理电场的环路定理 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律4.全电流安培环路定理全电流安培环路定理静电场是保守场，变化磁场可以激发涡旋电场静电场是保守场，变化磁场可以激发涡旋电场传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式.麦克斯韦方程组能麦克斯韦方程组能完全描述电磁场的动力学过程完全描述电磁场的动力学过程现在学习的是第73页，共74页麦克斯韦方程组的微分形式：麦克斯韦方程组的微分形式：现在学习的是第74页，共74页