大学物理变化的电磁场
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大学物理第12章变化的电磁场
大学物理学第12章 变化的电磁场
§12.1 电磁感应定律
电磁感应现象 楞次定律 法拉第电磁感应定律 应用举例
1. 电磁感应现象电流 磁场
?
电流
法拉第对此进行了系统的实验探索,在1831年取得突破性 进展,发现了电磁感应现象及其基本规律
Ii
Ii
I ( t)
Ii
电磁感应现象共同点:闭合回路面积上的磁通量发生变化时,回路中便产生感应电流。
2. 楞次定律 定律表述:闭合导体回路中感应电流的方向,总是企图使它自身产生的通过回路面积的磁通量,去阻碍原磁通量的改变。
讨论: 阻碍的意思是: B Ii 若 m增加, 感应电 流Ii与原磁场B的反方向 成右手螺旋关系。 B
Ii 若 m减少, 感应电 流Ii与原磁场B的正方向 成右手螺旋关系。
企图 感应电流总是企图阻碍原磁通的改变,但又阻止 不了。 楞次定律是能量守恒定律的必然结果。fm
fm
按楞次定律,要想维持回路 中电流,必须有外力不断作 功。这符合能量守恒定律。
若“阻碍”改为“助长” , 则不需外力作功,导线便会自动运动下去,从而不 断获得机械能与电能。这显然违背能量守恒定律。
感应电动势:对闭合导体回路, 感应电动势的方向(从负极指 向正极)和感应电流的方向是相同的。
大学物理第12章变化的电磁场
大学物理学第12章 变化的电磁场
§12.1 电磁感应定律
电磁感应现象 楞次定律 法拉第电磁感应定律 应用举例
1. 电磁感应现象电流 磁场
?
电流
法拉第对此进行了系统的实验探索,在1831年取得突破性 进展,发现了电磁感应现象及其基本规律
Ii
Ii
I ( t)
Ii
电磁感应现象共同点:闭合回路面积上的磁通量发生变化时,回路中便产生感应电流。
2. 楞次定律 定律表述:闭合导体回路中感应电流的方向,总是企图使它自身产生的通过回路面积的磁通量,去阻碍原磁通量的改变。
讨论: 阻碍的意思是: B Ii 若 m增加, 感应电 流Ii与原磁场B的反方向 成右手螺旋关系。 B
Ii 若 m减少, 感应电 流Ii与原磁场B的正方向 成右手螺旋关系。
企图 感应电流总是企图阻碍原磁通的改变,但又阻止 不了。 楞次定律是能量守恒定律的必然结果。fm
fm
按楞次定律,要想维持回路 中电流,必须有外力不断作 功。这符合能量守恒定律。
若“阻碍”改为“助长” , 则不需外力作功,导线便会自动运动下去,从而不 断获得机械能与电能。这显然违背能量守恒定律。
感应电动势:对闭合导体回路, 感应电动势的方向(从负极指 向正极)和感应电流的方向是相同的。
大学物理电磁场习题
电磁场习题14-1 14-2 14-3 14-4 14-5 14-6 14-7 14-8 14-9 14-10
结束
习题总目录
14-1 试证明平行板电容器中的位移电流 可写为: dU Id = C dt 式中C是电容器的电容,U是两极板间的电势 差。如果不是平行板电容器,上 式可以应用 吗? 如果是圆柱形电容器,其中的位移电流 密度和平板电容器时有何不同?
结束 目录
Id = C dU 证: dt 证:设极板面积S,板间距d∴
e0 dt dt 若不是平行板电容器,上式仍可适用。位移电流密度 平行板电容器 圆柱形电容器
Φ e0 d = C dU C=
Φ=
US Φ= d CU
δdD =σ
dD = dt
δdl
D = pr 2
δd
d σ = dt 1 dl = 2 p r d t 目录
14-2 在一对巨大的圆形极板(电容C=l.0 ×10-12 F)上,加上频率为50Hz、峰值为 174000V的交变电压,计算极板间位移电 流的最大。
结束 目录
已知:C =1.0×10-12 F, f =50Hz , Um =1.74×105V 求:Idm Φ Id =e0 d 解: dt S U cos t ω Φ = ES = m d e
变化的电磁场
第8章 变化的电磁场
一、选择题
1. 若用条形磁铁竖直插入木质圆环, 则在环中是否产生感应电流和感应电动势的判
断是
[ ] (A) 产生感应电动势, 也产生感应电流
N S (B) 产生感应电动势, 不产生感应电流
(C) 不产生感应电动势, 也不产生感应电流 (D) 不产生感应电动势, 产生感应电流
图8-1-1
2.关于电磁感应, 下列说法中正确的是
[ ] (A) 变化着的电场所产生的磁场一定随时间而变化
(B) 变化着的磁场所产生的电场一定随时间而变化 (C) 有电流就有磁场, 没有电流就一定没有磁场 (D) 变化着的电场所产生的磁场不一定随时间而变化
3. 在有磁场变化着的空间内, 如果没有导体存在, 则该空间 [ ] (A) 既无感应电场又无感应电流 (B) 既无感应电场又无感应电动势 (C) 有感应电场和感应电动势 (D) 有感应电场无感应电动势
4. 在有磁场变化着的空间里没有实体物质, 则此空间中没有
[ ] (A) 电场 (B) 电力 (C) 感生电动势 (D) 感生电流
5. 两根相同的磁铁分
变化的电磁场
变化的电磁场
一、选择题
1. 若用条形磁铁竖直插入木质圆环, 则在环中是否产生感应电流和感应电动势的判
断是
[ ] (A) 产生感应电动势, 也产生感应电流
N S (B) 产生感应电动势, 不产生感应电流
(C) 不产生感应电动势, 也不产生感应电流 (D) 不产生感应电动势, 产生感应电流
图8-1-1
2.关于电磁感应, 下列说法中正确的是
[ ] (A) 变化着的电场所产生的磁场一定随时间而变化
(B) 变化着的磁场所产生的电场一定随时间而变化 (C) 有电流就有磁场, 没有电流就一定没有磁场 (D) 变化着的电场所产生的磁场不一定随时间而变化
3. 在有磁场变化着的空间内, 如果没有导体存在, 则该空间 [ ] (A) 既无感应电场又无感应电流 (B) 既无感应电场又无感应电动势 (C) 有感应电场和感应电动势 (D) 有感应电场无感应电动势
4. 在有磁场变化着的空间里没有实体物质, 则此空间中没有
[ ] (A) 电场 (B) 电力 (C) 感生电动势 (D) 感生电流
5. 两根相同的磁铁分别用相同
大学物理-电磁感应 电磁场2
8-3 自感和互感
一、自感
当一个线圈中的电流发生变化时,它所激发的磁场穿过线圈自身的磁通量发声变化,从而在线圈本身产生感应电动势,这种现象称为自感现象,相应的电动势成为自感电动势。
穿过闭合回路的磁通量
自感
m LI
单位:享利(H)
若线圈有N匝,磁通链
mi
i
自感
L /I
若L不变
L L
二、互感 dI dt
I1在I2电流回路中所产生的磁通链
21 M21I1
I2在I1电流回路中所产生的磁通链
12 M12I2
互感系数
M M12 M21 12 21 I2I1
互感仅与两个线圈形状、大小、匝数、相对位置以及周围磁介质有关(无铁磁质时为常量)
互感电动势
d 21dIdM M1 I1 dtdtdt
d dIdM 12 12 M2 I2 dtdtdt 21
若
dM 0 dt
— 1 —
第11 章 变化的电磁场
习题十
11-2.解
?????v????????dl=?v?xcos?dl
dx由sin??得
dl?
M????uoIbv2?a?lnb?a a????C?uIbva??a?d??ln??v 方向顺时针
2?a?aa?d?o11-3如图11-3所示矩形线框与长直载流线共面,已知线框的长和宽分别为l和b,求下列
各情形矩形线框中的感应电dS动势。 dSCBB(1)(1)I=I0(I0为CCB0v常量),矩形线圈?v以恒定速率v平
hIIxxdxD移至距载流线为Aa的位置时; AAarbNx(2)(2)I=I0sinωt,
xdx矩形线圈不动时; L(3)(3)I=I0sinωt,例8-2图例8-2图解例8-4图矩形线圈以恒定速率v平移至距载流线为a的位置时。 【解】 建立图示坐标系,ABCD在任意位置r时,以A→B→C→D为回路正方向,通过ABCD的磁通量为:
b?0I?Ilr?a????ldx?0ln02?(r?a)2?r
(1) (1) 当I=I0,r=a+vt时,
?Ild?11dr?????0(?)?dt2?r?brdt?Il11?0(?)?02?a?vta?b?vt
方向:顺时针。
(2)
第8章 变化的电磁场
第8章 变化的电磁场
一、选择题
1. 若用条形磁铁竖直插入木质圆环, 则在环中是否产生感应电流和感应电动势的判
断是
[ ] (A) 产生感应电动势, 也产生感应电流
N S (B) 产生感应电动势, 不产生感应电流
(C) 不产生感应电动势, 也不产生感应电流 (D) 不产生感应电动势, 产生感应电流
T 8-1-1图
2.关于电磁感应, 下列说法中正确的是
[ ] (A) 变化着的电场所产生的磁场一定随时间而变化
(B) 变化着的磁场所产生的电场一定随时间而变化 (C) 有电流就有磁场, 没有电流就一定没有磁场 (D) 变化着的电场所产生的磁场不一定随时间而变化
3. 在有磁场变化着的空间内, 如果没有导体存在, 则该空间 [ ] (A) 既无感应电场又无感应电流 (B) 既无感应电场又无感应电动势 (C) 有感应电场和感应电动势 (D) 有感应电场无感应电动势
4. 在有磁场变化着的空间里没有实体物质, 则此空间中没有
[ ] (A) 电场 (B) 电力 (C) 感生电动势 (D) 感生电流
5. 两根相同的磁
第16章变化电磁场
第16章变化电磁场
一、电磁感应定律
磁通变化的两类原因:回路变化和磁场变化。 1、法拉弟电磁感应定律:
或
式中
,称磁通链。
2、感应电量:
二、动生电动势和感生电动势
1、动生电动势:因回路变化产生的电磁感应。
非静电场强:
动生电动势:
能量转换:洛仑兹力的一个分力做负功吸收外界能量,另一分力做正功输出电能。 2、感生电动势:因磁场变化产生电磁感应。 感应电场:起源于变化磁场。
,有旋性。
,无源性。
感应电动势
三、自感和互感
1、自感应:
自感系数:
自感电动势:
当线圈形状不变时,即L不变 2、互感应
互感系数:
互感电动势:
两线圈形状和相对位置不变时,即M不变
3、回路藕合:4、电感的串并联
式中K为耦合系数
(1)串联
两电感顺接取“+”号,反接取“—”号。
(2)并联
两电感顺接取“—”号,反接取“+”号。
四、磁能
1、电感磁能:
自感磁能: 互感磁场:
总磁能:2、磁场能量:
磁能密度:
磁场能量:
五、暂态过程
在暂态过程中,外加跃变电压后,电路中电流或电压不发生突变,而是逐渐变化,趋于稳态。 1、LR电路:由于线圈中自感电
第16章变化电磁场
第16章变化电磁场
一、电磁感应定律
磁通变化的两类原因:回路变化和磁场变化。 1、法拉弟电磁感应定律:
或
式中
,称磁通链。
2、感应电量:
二、动生电动势和感生电动势
1、动生电动势:因回路变化产生的电磁感应。
非静电场强:
动生电动势:
能量转换:洛仑兹力的一个分力做负功吸收外界能量,另一分力做正功输出电能。 2、感生电动势:因磁场变化产生电磁感应。 感应电场:起源于变化磁场。
,有旋性。
,无源性。
感应电动势
三、自感和互感
1、自感应:
自感系数:
自感电动势:
当线圈形状不变时,即L不变 2、互感应
互感系数:
互感电动势:
两线圈形状和相对位置不变时,即M不变
3、回路藕合:4、电感的串并联
式中K为耦合系数
(1)串联
两电感顺接取“+”号,反接取“—”号。
(2)并联
两电感顺接取“—”号,反接取“+”号。
四、磁能
1、电感磁能:
自感磁能: 互感磁场:
总磁能:2、磁场能量:
磁能密度:
磁场能量:
五、暂态过程
在暂态过程中,外加跃变电压后,电路中电流或电压不发生突变,而是逐渐变化,趋于稳态。 1、LR电路:由于线圈中自感电