1、第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場第第 八八 章章第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版2 電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)，進一步揭示了電與磁之電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)，進一步揭示了電與磁之間的相互聯(lián)系及轉化規(guī)律。間的相互聯(lián)系及轉化規(guī)律。 麥克斯韋提出了麥克斯韋提出了“感生電場感生電場”和和“位移電流位移電流”兩個假說，從而建立了完整的電磁場理論體系兩個假說，從而建立了完整的電磁場理論體系麥克斯韋方程組。麥克斯韋方程組。 本章主要研究電場和磁場相互激發(fā)的規(guī)律。本章主要研究電場和磁場相互激發(fā)的規(guī)律。第八章第八章 電

2、磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版3本章目錄本章目錄8-38-3 電磁感應定律電磁感應定律8-48-4 動生電動勢和感生電動勢動生電動勢和感生電動勢8-58-5 自感和互感自感和互感8-68-6 電場和磁場的能量電場和磁場的能量8-78-7 位移電流位移電流 電磁場基本方程的積分形式電磁場基本方程的積分形式物理學物理學第五版第五版8-18-1 恒定電流與恒定電場恒定電流與恒定電場8-28-2 電動勢電動勢 洛倫茲力與安培力洛倫茲力與安培力第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版4二二 掌握掌握并能熟練應用法拉第電磁感應并能熟練應用法拉第電磁感應

3、定律和楞次定律來計算感應電動勢，并判明定律和楞次定律來計算感應電動勢，并判明其方向。其方向。三三 理解理解動生電動勢和感生電動勢的本動生電動勢和感生電動勢的本質；了解有旋電場的概念。質；了解有旋電場的概念。8-0 8-0 教學基本要求教學基本要求一一 掌握掌握電動勢的基本概念，熟悉常見電動勢的基本概念，熟悉常見電動勢的非靜電力；了解恒定電流產(chǎn)生的條電動勢的非靜電力；了解恒定電流產(chǎn)生的條件；理解恒定電場與靜電場的關系。件；理解恒定電場與靜電場的關系。第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版5 五五 了解了解電場磁場具有能量和能密度的電場磁場具有能量和能密度的概念，會

4、計算簡單電場和磁場的能量。概念，會計算簡單電場和磁場的能量。 六六 了解了解位移電流和麥克斯韋電場的基位移電流和麥克斯韋電場的基本概念以及麥克斯韋方程組（積分形式）本概念以及麥克斯韋方程組（積分形式）的物理意義。的物理意義。8-0 8-0 教學基本要求教學基本要求四四 了解了解自感和互感的現(xiàn)象，會計算幾自感和互感的現(xiàn)象，會計算幾何形狀簡單的導體的自感和互感。何形狀簡單的導體的自感和互感。8-1恒定電流恒定電流第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版7一、電流一、電流 電流密度電流密度+ISSenIdv 電流：電流：通過截面通過截面S 的電荷隨時間的的電荷隨時間的

5、變化率變化率:電子電子漂移速度漂移速度的大小的大小dvt/qIdd tSenqdddv 第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版8 電流密度電流密度：細致描述導體內(nèi)各點電流分：細致描述導體內(nèi)各點電流分布的情況布的情況. .該點該點正正電荷電荷運動方向運動方向j方向方向： 大小大?。簡挝粫r間內(nèi)：單位時間內(nèi)過該點且垂直于正電荷過該點且垂直于正電荷運動方向的單位面積的運動方向的單位面積的電荷電荷SdjIddddddvencosSIcosStQj 第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版9SSdjSI1I2ItQSjisddd 二、電流的連續(xù)

6、性方程二、電流的連續(xù)性方程 恒定電流條件恒定電流條件 單位時間內(nèi)通過閉合曲面向外流出的單位時間內(nèi)通過閉合曲面向外流出的電荷，等于此時間內(nèi)閉合電荷，等于此時間內(nèi)閉合曲面里電荷的減少量曲面里電荷的減少量 . . cosSjSjIddd sSjId第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版100 sSjd 恒定電流恒定電流 021 III0 t/Qidd 若閉合曲面若閉合曲面 S 內(nèi)的電荷內(nèi)的電荷不隨時間而變化，有不隨時間而變化，有SSdjSI1I2I基爾霍夫第一定律基爾霍夫第一定律第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版11恒定電場恒定電場

7、 （1 1）在恒定電流情況下，導體中電荷分在恒定電流情況下，導體中電荷分布不隨時間變化形成恒定電場；布不隨時間變化形成恒定電場； （2 2）恒定電場恒定電場與靜電場具有相似性質與靜電場具有相似性質（高斯定理和環(huán)路定理），（高斯定理和環(huán)路定理），恒定電場可引恒定電場可引入電勢的概念；入電勢的概念； （3 3）恒定電場的存在伴隨能量的轉換恒定電場的存在伴隨能量的轉換.SSdj0 sSjd 恒定電流恒定電流 第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版12例（例（1 1）若若每個銅原子貢獻一個自由電子，每個銅原子貢獻一個自由電子，問銅導線中自由電子數(shù)密度為多少？問銅導線中自

8、由電子數(shù)密度為多少？解解32810488m/.個個 MNnA （2 2）家用線路電流最大值家用線路電流最大值 15A，銅導線，銅導線半徑半徑0.81mm 0.81mm 此時電子漂移速率多少？此時電子漂移速率多少？ 1-1-hmsm. 2103654nSeId v解解3310958m/kg. mol/kg.M310563 mol/.NA個個2310026 第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版13 （3 3）銅導線中電流密度均勻，電流密度銅導線中電流密度均勻，電流密度值多少？值多少？22mA.mA.( 624102871010815）SIj 解解第八章第八章 電磁

9、感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版14三、恒定電場與靜電場三、恒定電場與靜電場（一）恒定電流場與恒定電場（一）恒定電流場與恒定電場不隨時間改變的電荷分布產(chǎn)生不隨時間改變不隨時間改變的電荷分布產(chǎn)生不隨時間改變的電場稱為恒定電場的電場稱為恒定電場(穩(wěn)恒電場穩(wěn)恒電場)。穩(wěn)恒電場包括了靜電場，但并不只限于靜穩(wěn)恒電場包括了靜電場，但并不只限于靜電場。電場。 1 1、載流子與電流、載流子與電流2 2、電流強度和電流密度矢量、電流強度和電流密度矢量3 3、電流密度矢量的通量、電流密度矢量的通量4 4、電流場的連續(xù)性原理、電流場的連續(xù)性原理電流場中的電荷電流場中的電荷守恒定律守恒定律 第八章

10、第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版15三、恒定電場與靜電場三、恒定電場與靜電場（二）恒定電流場的特點（二）恒定電流場的特點1 1、穩(wěn)恒電流：、穩(wěn)恒電流：2 2、穩(wěn)恒條件：、穩(wěn)恒條件：要維持恒定電流，空間各處的電荷密度必須要維持恒定電流，空間各處的電荷密度必須不隨時間而變。這個必要條件稱為恒定條件不隨時間而變。這個必要條件稱為恒定條件（也稱穩(wěn)恒條件）。（也稱穩(wěn)恒條件）。與電流場相伴的電場中，各處的電荷分布不隨與電流場相伴的電場中，各處的電荷分布不隨時間而變化，即空間各點的電荷密度保持不變。時間而變化，即空間各點的電荷密度保持不變。電流場中各點的電流密度矢量電流場中各

11、點的電流密度矢量 都不隨時間而都不隨時間而變的電流叫做恒定電流（或穩(wěn)恒電流）。變的電流叫做恒定電流（或穩(wěn)恒電流）。J第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版163 3、穩(wěn)恒電流的閉合性：、穩(wěn)恒電流的閉合性：圖6-6 穩(wěn)定電流的閉合性這一閉合性決這一閉合性決定了穩(wěn)恒電流定了穩(wěn)恒電流的電路必須是的電路必須是閉合電路。閉合電路。 （二）恒定電流場的特點（二）恒定電流場的特點三、恒定電場與靜電場三、恒定電場與靜電場穩(wěn)恒電流場中的穩(wěn)恒電流場中的 線是既無起點又無終點線是既無起點又無終點的閉合曲線。這個性質叫做穩(wěn)恒電流的閉合的閉合曲線。這個性質叫做穩(wěn)恒電流的閉合性。性。 J第

12、八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版174 4、穩(wěn)恒電流場的性質：、穩(wěn)恒電流場的性質：（1 1）在直流電路中同一支路的各個截面有相同的）在直流電路中同一支路的各個截面有相同的電流電流I；流進直流電路任一節(jié)點的電流等于從；流進直流電路任一節(jié)點的電流等于從該節(jié)點流出的電流。即為基爾霍夫第一定律。該節(jié)點流出的電流。即為基爾霍夫第一定律。（二）恒定電流場的特點（二）恒定電流場的特點三、恒定電場與靜電場三、恒定電場與靜電場（2 2）穩(wěn)恒電流場的環(huán)路定理：電流密度矢量沿閉）穩(wěn)恒電流場的環(huán)路定理：電流密度矢量沿閉合回路的線積分等于零。合回路的線積分等于零。0 l dJL基爾霍

13、夫第二基爾霍夫第二定律定律 第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版18三、恒定電場與靜電場三、恒定電場與靜電場（三）恒定電場及其性質（三）恒定電場及其性質 與恒定電流場（穩(wěn)定與恒定電流場（穩(wěn)定 場）相伴的電場場）相伴的電場 叫做恒定電場（又稱穩(wěn)恒電場）。叫做恒定電場（又稱穩(wěn)恒電場）。JE1 1、恒定電場的高斯定理、恒定電場的高斯定理0 SdES2 2、穩(wěn)恒電場的環(huán)路定理、穩(wěn)恒電場的環(huán)路定理0 l dEL歐姆定律的微分形式歐姆定律的微分形式 EJ RVGVI 第八章第八章 電磁感應與電磁場電磁感應與電磁場物理學物理學第五版第五版19（四）穩(wěn)恒電場與靜電場的對比（四）穩(wěn)恒電場與靜電場的對比 三、恒定電場與靜電場三、恒定電場與靜電場穩(wěn)恒電場與靜電場的共同特點：穩(wěn)恒電場與靜電場