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1、第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙电磁14电磁感应 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙19.2.1 自感应自感应考查长直螺线管考查长直螺线管其中其中 l、N、S 为常数为常数当当 I 改变时改变时一般情况下一般情况下第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙定义：自感系数定义：自感系数 线圈中的线圈中的感生电动势感生电动势是由于线圈自身电流变化而产是由于线圈自身电流变
2、化而产生的，因而称为生的，因而称为自感电动势自感电动势；L 称为称为自感系数自感系数。L 单位：单位：H 亨利亨利L 在电路中的符号在电路中的符号第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙自感应用举例自感应用举例-日光灯电路原理日光灯电路原理水银蒸汽、荧光，启动电压高，导通电阻小水银蒸汽、荧光，启动电压高，导通电阻小与激光器特性相同与激光器特性相同B：日光灯管：日光灯管L：自感线圈：自感线圈(镇流器镇流器)S：起辉器：起辉器(氖泡、跳泡氖泡、跳泡)工作过程工作过程 S 击穿，发光、发热、膨胀、导通；击穿，发光、发热、膨胀、导通；S 导通电阻为零，冷却、关断；导通电阻为零，冷却、关断
3、；S 关断瞬间，关断瞬间，L L 产生很高产生很高自感电动势自感电动势，击穿，击穿B B，发光；，发光；B 击穿，导通电阻很小，管压降小，不能再击穿击穿，导通电阻很小，管压降小，不能再击穿S；B 导通后，导通后，L L 起起限流作用限流作用。工作电路工作电路工作特性工作特性第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙即由于即由于I1 产生的通过产生的通过 N2 的磁通量与的磁通量与 I1 成正比。成正比。19.2.2 互感应互感应 两个彼此很近的线圈两个彼此很近的线圈N1 N2，N1中通电流中通电流 I1 时，部时，部分磁力线穿过分磁力线穿过N2 线圈。线圈。I1 的改变会引起的改变
4、会引起 N2 中的磁通量中的磁通量改变，从而在改变，从而在 N2 中产生感生电动势，称为中产生感生电动势，称为互感现象互感现象。同样：同样：M 与线圈大小、形状、匝数相对位置及磁介质有关与线圈大小、形状、匝数相对位置及磁介质有关称为互感系数称为互感系数第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙当当 =常数时，常数时，M 与与 I 无关无关 一般情况下，一般情况下，M 不易计算，只能用实验测定，但某不易计算，只能用实验测定，但某些简单情况可以计算出来。些简单情况可以计算出来。可以证明：可以证明：单位：单位：H 亨利亨利利利：电子技术中广泛应用的变压器、感应圈等。：电子技术中广泛应用的
5、变压器、感应圈等。害害：电话线串音是线路间互感造成的，双绞线法治理。：电话线串音是线路间互感造成的，双绞线法治理。互感的利与害互感的利与害第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙19.2.3、磁场的能量、磁场的能量 电键电键 K 由由1 掷掷 2 时，电路中仍维持一段时间的电流，说时，电路中仍维持一段时间的电流，说明线圈中储存一定量的能量。明线圈中储存一定量的能量。该能量是以磁场形式存在的；磁场能量多少可以通过其该能量是以磁场形式存在的；磁场能量多少可以通过其建立的过程而计算出来。建立的过程而计算出来。电键掷电键掷 1 时时L
6、 自感电动势自感电动势两边乘两边乘积分积分第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙转换为磁场能量转换为磁场能量该部分能量，当该部分能量，当 K 掷掷 2 时放出来时放出来电源消耗电源消耗的能量的能量电阻消耗电阻消耗的焦耳热的焦耳热电源克服自电源克服自感电动势所感电动势所作的功作的功第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙对于长直螺线管对于长直螺线管其中其中 为长直螺线管的体积为长直螺线管的体积单位体积内的磁场能量单位体积内的磁场能量-磁场能量密度磁场能量密度适用于一切磁场适用于一切磁场对于非均匀磁场对于非均匀磁场比较电场能量密度比较电场能量密度第十九章第十九章 电磁
7、感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙例题例题-1长度长度L金属细棒，以角速度金属细棒，以角速度在匀强磁场在匀强磁场B中绕中绕 O转动，求：棒两端的感应电动势转动，求：棒两端的感应电动势解法解法：积分法：积分法-动生电动动生电动势势方向为正电荷洛仑兹力方向方向为正电荷洛仑兹力方向a点电势高点电势高第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙负号表示感应电动势的方向负号表示感应电动势的方向解法解法：微分法：微分法假设回路如图假设回路如图第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙已知：已知：a b 如图，速度如图，速度 平行电流平行电流 I例题例题-2长直导线电流长直导线电流 I，
8、金属棒，金属棒AC 与之共面，与之共面，求：求：AC 棒中的动生电动势棒中的动生电动势取取 ox 轴如图轴如图方向是由方向是由 C 指向指向A解：解：第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙例题例题-3 长直导线电流长直导线电流 I，金属棒长，金属棒长 L，绕，绕 O 转动角速度转动角速度求：求：在在OM 处处方向由方向由O 指向指向M解：解：第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙方向由方向由O 指向指向N求：求：在在ON 处处第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙例题例题-4 长直导线长直导线 I=I(t)，导体框架与之共面，如图导，导体框架与之
9、共面，如图导体棒体棒AC，速度运动，速度运动，求：回路中的感应电动势，求：回路中的感应电动势?式中式中解：解：考虑考虑第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙第一项为感生电动势第一项为感生电动势 方向逆时针方向逆时针第二项为动生电动势第二项为动生电动势 方向逆时针方向逆时针根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙由于线圈自身的电流发生变化而产生的感应电动势，由于线圈自身的电流发生变化而产生的感应电动势，称为自感电动势。称为自感电动势。L 称为自感系数称为自感系数小小 结结1、自感应、自感应一个线圈的电流变化，引起另一个线圈的磁通量一个线圈的电流变化，引起另一个线圈的磁通量发生变化，称为互感应。发生变化，称为互感应。2、互感应、互感应长直螺线管的自感系数长直螺线管的自感系数第十九章第十九章 电磁感应电磁感应作者：赵龙作者：赵龙3、磁场的能量、磁场的能量1、理解自感系数的定义及其物理意义；、理解自感系数的定义及其物理意义；2、理解互感系数的定义及其物理意义；、理解互感系数的定义及其物理意义；3、理解磁场能量密度的概念。、理解磁场能量密度的概念。要要 求求长直螺线管的磁场能量长直螺线管的磁场能量