《2021-2022学年高二物理竞赛课件：电磁场与麦克斯韦方程组.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：电磁场与麦克斯韦方程组.pptx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 主要任务：主要任务：研究电场或磁场随时间变化时激发场研究电场或磁场随时间变化时激发场磁场或电场规律，以及它们之间相互依赖、相互激发的磁场或电场规律，以及它们之间相互依赖、相互激发的规律规律。1820年：年：奥斯特实验：电奥斯特实验：电 磁磁1821 1831年：法拉第实验：磁年：法拉第实验：磁 电电对称性对称性随时间变化的磁场随时间变化的磁场 感生电场感生电场(涡旋电场涡旋电场)随时间变化的电场随时间变化的电场 磁场磁场对称性对称性物理学典型方法：实验物理学典型方法：实验 理论理论 实验实验法拉第法拉第 麦克斯韦麦克斯韦 赫兹赫兹蓝图蓝图(基础基础)建设大厦建设大厦使大厦住满人使大厦住满人8
2、8-1 -1 电磁感应的基本定律电磁感应的基本定律电磁感应的基本定律电磁感应的基本定律88-2-2 动生电动势动生电动势动生电动势动生电动势88-3-3 感生电动势感生电动势感生电动势感生电动势 感生电场感生电场感生电场感生电场88-4-4 自感和互感自感和互感自感和互感自感和互感88-5-5 磁场的能量磁场的能量磁场的能量磁场的能量88-6-6 RLRL和和和和RCRC电路中的暂态过程电路中的暂态过程电路中的暂态过程电路中的暂态过程88-7-7 位移电流和全电流定律位移电流和全电流定律位移电流和全电流定律位移电流和全电流定律88-8 -8 麦克斯韦电磁场方程组麦克斯韦电磁场方程组麦克斯韦电磁
3、场方程组麦克斯韦电磁场方程组8-1 电磁感应的基本定律电磁感应的基本定律8-1 8-1 8-1 8-1 电磁感应的基本定律电磁感应的基本定律电磁感应的基本定律电磁感应的基本定律一、电磁感应现象一、电磁感应现象一、电磁感应现象一、电磁感应现象实验一：实验一：当条形磁铁插入或拔出当条形磁铁插入或拔出线圈回路时，在线圈回路线圈回路时，在线圈回路中会产生电流；而当磁铁中会产生电流；而当磁铁与线圈保持相对静止时，与线圈保持相对静止时，回路中不存在电流。回路中不存在电流。实验二：实验二：以通电线圈代替条形磁铁。以通电线圈代替条形磁铁。1.当载流主当载流主线圈相对于副线圈相对于副线圈运动时，线圈运动时，线圈
4、回路内有线圈回路内有电流产生。电流产生。2.当载流主线圈相对于副线圈静止时，如果改变当载流主线圈相对于副线圈静止时，如果改变主线圈的电流，则副线圈回路中也会产生电流。主线圈的电流，则副线圈回路中也会产生电流。实实验验三三：将将将将闭闭闭闭合合合合回回回回路路路路置置置置于于于于恒恒恒恒定定定定磁磁磁磁场场场场中中中中，当当当当导导导导体体体体棒棒棒棒在在在在磁磁磁磁场场场场中中中中切切切切割割割割磁磁磁磁力力力力线线线线时时时时，回路内出现了电流。回路内出现了电流。回路内出现了电流。回路内出现了电流。结论：结论：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这当
5、穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因的，回路中有电流产生。这一现象种变化是由什么原因的，回路中有电流产生。这一现象种变化是由什么原因的，回路中有电流产生。这一现象种变化是由什么原因的，回路中有电流产生。这一现象称为称为称为称为电磁感应现象电磁感应现象(electromagnetic induction)。电磁感应现象中产生的电流称为电磁感应现象中产生的电流称为电磁感应现象中产生的电流称为电磁感应现象中产生的电流称为感应电流感应电流(induction current)，相应的电动势称为，相应的电动势称为，相应的电动势称为，相应的电动势
6、称为感应电动势感应电动势(induction emf)。法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律:当穿过回路所当穿过回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路包围面积的磁通量发生变化时，回路中会产生的感应电动势。其大小与穿中会产生的感应电动势。其大小与穿过回路内的磁通量对时间变化率的绝过回路内的磁通量对时间变化率的绝对值成正比，其方向与穿过回路内磁对值成正比，其方向与穿过回路内磁通量增量的方向成左旋关系。通量增量的方向成左旋关系。法法拉拉第第(1791-1867)，英英国国物物理理学学家家、化化学学家家，著著名名的的自自学学成成才才科科学学家家,生生于于萨萨里里郡郡纽纽因因顿顿一一个个贫贫苦苦铁铁匠匠
7、家家庭庭。他他一一生生献献身身科科学学研研 究究，成成 果果 众众 多多，18461846年年荣荣获获伦伦福福德德奖奖章和皇家勋章。章和皇家勋章。二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律二、法拉第电磁感应定律 法拉第电磁感应定律数学表示法拉第电磁感应定律数学表示:对对对对N N匝线圈，其总磁通量称全磁通。匝线圈，其总磁通量称全磁通。匝线圈，其总磁通量称全磁通。匝线圈，其总磁通量称全磁通。N称为称为磁通链数磁通链数磁通链数磁通链数。N N匝线圈的总电动势为各匝产生的电动势之和：匝线圈的总电动势为各匝产生的电动势之和：匝线圈的总电动势为各匝产生的电动势之和：匝线圈的总电动
8、势为各匝产生的电动势之和：讨论：讨论：讨论：讨论：(1)通量还是通量还是 通量？通量？原、副线圈实验：原、副线圈实验：原线圈原线圈副线圈副线圈铁铁棒棒引起闭合回路中产生感引起闭合回路中产生感应电动势的是通过回路应电动势的是通过回路的的 通量的变化，而通量的变化，而不是不是 通量的变化。通量的变化。(2)式中负号含义式中负号含义,楞次定律的楞次定律的本质本质本质本质是什么？是什么？S SN N楞次定律的本质楞次定律的本质:能量守恒能量守恒在直导体棒匀速向右运动在直导体棒匀速向右运动过程中过程中,如果其外框是如果其外框是:闭合导体回路闭合导体回路 有持续电流。有持续电流。导体不闭合导体不闭合 瞬态
9、电流，建立瞬态电流，建立感应电动势。感应电动势。(3)感应电流感应电流 I：本质本质本质本质:磁通磁通量变化引起量变化引起了感应电场了感应电场(4)一定时间内通过回路截面的感应电量一定时间内通过回路截面的感应电量:B 例例例例8-1.8-1.导线ab弯成如图形状，半径r=0.10m，B=0.50T,转速n=3600转/分。电路总电阻为1000。求感应电动势和感应电流以及最大感应电动势和最大感应电流。解：解：解：解：ra ab b解：解：解：解：建立坐标系建立坐标系建立坐标系建立坐标系OxOx如图如图如图如图 例例例例8-2.8-2.一长直导线通以电流一长直导线通以电流 (I I0 0为常数为常数)。旁边有一个边长分别为旁边有一个边长分别为l l1 1和和l l2 2的矩形线圈的矩形线圈abcdabcd与长直电与长直电流共面，流共面，abab边距长直电流边距长直电流r r。求线圈中的感应电动势求线圈中的感应电动势。d dc cb ba ai ix xO Ox xd dx x