第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律4.2動生電動勢與感生電動勢4.3自感和互感4.4磁場的能量4.5麥克斯韋電磁場理論簡介2第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與第4章電磁感應(yīng)與電磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律4.2動生電動勢與感生電動勢4.3自感和互感4.4磁場的能量4.5麥克斯韋電磁場理論簡介2第4章電磁感應(yīng)與電磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律4.靜電場、穩(wěn)恒電流的磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律不隨時(shí)間而變化如果隨時(shí)間而變化什么現(xiàn)象？什么規(guī)律？現(xiàn)象:磁鐵與線圈有相對運(yùn)動，線圈中產(chǎn)生電流一線圈電流變化，在附近其它線圈中產(chǎn)生電流不論用什么方法，只要使穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，此回路中就會有電流產(chǎn)生。----電磁感應(yīng)現(xiàn)象變化感應(yīng)電動勢結(jié)論：3靜電場、穩(wěn)恒電流的磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律不隨時(shí)要求在電源內(nèi)電路中存在一種能反抗靜電力、并把正電荷由負(fù)極低電勢處推向正極高電勢處的非靜電力Fk

電源什么裝置能提供非靜電力？例:干電池、發(fā)電機(jī)、太陽能電池能將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置如何度量這種本領(lǐng)？一、電動勢G。。Fk

Fe

+----電動勢4要求在電源內(nèi)電路中存在一種能反抗靜電力、并把正電荷由負(fù)極低電(非靜電性場強(qiáng))電動勢：非靜電力Fk把單位正電荷,從負(fù)極通過電源內(nèi)部搬到正極所作的功(3)如果一個(gè)閉合電路L上處處都有非靜電力Fk存在

結(jié)論：(2)是標(biāo)量，規(guī)定其方向?yàn)殡娫磧?nèi)部電勢升高的方向(1)反映電源作功能力，與外電路無關(guān)；5(非靜電性場強(qiáng))電動勢：非靜電力Fk把單位正電荷,從負(fù)極通二、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第的實(shí)驗(yàn)規(guī)律感應(yīng)電動勢的大小與通過導(dǎo)體回路的磁通量的變化率成正比在國際單位制中負(fù)號表示感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因—楞次定律6二、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第的實(shí)驗(yàn)規(guī)律感應(yīng)電動勢的大小與通過(1)若回路是

N

匝密繞線圈(2)若閉合回路中電阻為R感應(yīng)電荷為討論：則有對于N匝串聯(lián)回路，每匝中穿過的磁通量分別為全磁通或磁通鏈7(1)若回路是N匝密繞線圈(2)若閉合回路中電阻

例1環(huán)芯的相對磁導(dǎo)率r=600的螺繞環(huán)，截面積S=210-3m2，單位長度上匝數(shù)n＝5000匝/m。在環(huán)上有一匝數(shù)N＝5的線圈M，電阻R=2，如圖。調(diào)節(jié)可變電阻使通過螺繞環(huán)的電流I每秒降低20A。求（1）線圈M中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢i和感應(yīng)電流Ii；（2）求2秒內(nèi)通過線圈M的感應(yīng)電量qi解：由安培環(huán)路定律通過線圈M的全磁通8例1環(huán)芯的相對磁導(dǎo)率r=600的螺繞環(huán)，截面積S=2

代入數(shù)值可得

2秒內(nèi)通過線圈M的感應(yīng)電量為9代入數(shù)值可得2秒內(nèi)通過線圈M的感應(yīng)電量為9在無限長直載流導(dǎo)線的磁場中，有一運(yùn)動的導(dǎo)體線框，導(dǎo)體線框與載流導(dǎo)線共面解通過面積元的磁通量（選順時(shí)針方向?yàn)檎├?求：線框中的感應(yīng)電動勢10在無限長直載流導(dǎo)線的磁場中，有一運(yùn)動的導(dǎo)體線框，導(dǎo)體線框與載例3直導(dǎo)線通交流電，置于磁導(dǎo)率為

的介質(zhì)中,已知:求：與其共面的N匝矩形回路中的感應(yīng)電動勢其中

I0和

是大于零的常數(shù)解：ad11例3直導(dǎo)線通交流電，置于磁導(dǎo)率為的介質(zhì)中,已知:求：與一動生電動勢

動生電動勢：導(dǎo)線在磁場中作切割磁力線的運(yùn)動時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢§4-2動生電動勢與感生電動勢感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢分為兩類：動生電動勢：磁場保持不變，導(dǎo)體回路或?qū)w在磁場中運(yùn)動感生電動勢：導(dǎo)體回路或?qū)w不動，磁場變化12一動生電動勢動生電動勢：導(dǎo)線在磁場中作切割磁力線的運(yùn)動2動生電動勢的產(chǎn)生機(jī)制結(jié)論：動生電動勢的本質(zhì)是洛倫茲力,洛倫茲力是形成動生電動勢的非靜電力。1）運(yùn)動導(dǎo)體中的自由電子受到磁場的洛倫茲力作用2）運(yùn)動導(dǎo)體的兩端出現(xiàn)電荷后使導(dǎo)體內(nèi)形成強(qiáng)度為的電場3）平衡條件4）電動勢+-B132動生電動勢的產(chǎn)生機(jī)制結(jié)論：動生電動勢的本質(zhì)是洛倫茲力,1）非靜電場強(qiáng)3動生電動勢的一般情況

2）動生電動勢3）討論：當(dāng)運(yùn)動導(dǎo)線不是直線，磁場也不均勻141）非靜電場強(qiáng)3動生電動勢的一般情況2）動生電動勢3）例在勻強(qiáng)磁場B中，長R

的銅棒繞其一端

O在垂直于

B

的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，角速度為

OR求：棒上的電動勢解方法一(動生電動勢):dl方向方法二(法拉第電磁感應(yīng)定律):在dt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒切割磁場線方向由楞次定律確定15例在勻強(qiáng)磁場B中，長R的銅棒繞其一端O在垂直于1.感生電場（渦旋電場）二、感生電動勢

*麥克斯韋的假設(shè)：變化磁場在其周圍激發(fā)一種電場，這種電場就稱為感生電場由電動勢的定義由法拉第電磁感應(yīng)定律161.感生電場（渦旋電場）二、感生電動勢*麥克靜電場

感生電場共同點(diǎn)：

對電荷有力的作用

對電荷有力的作用

不同點(diǎn)：由靜止電荷產(chǎn)生

變化的磁場產(chǎn)生（保守場）

（非保守場）電力線起始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)。（有源場）

線為無頭無尾的閉合曲線。（渦旋場）2.感生電場與靜電場的比較17靜電場與的關(guān)系：與成右手螺旋關(guān)系18與的關(guān)系：與成右手螺旋關(guān)系由于變化磁場激起感生電場，則在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。交變電流?高頻感應(yīng)加熱原理這些感應(yīng)電流的流線呈閉合的渦旋狀，故稱渦電流(渦流)交變電流?減小電流截面，減少渦流損耗整塊鐵心彼此絕緣的薄片?電磁阻尼3.渦流19由于變化磁場激起感生電場，則在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。交變電流?煉制特殊鋼去除金屬電極吸附的氣體電磁爐渦電流的機(jī)械效應(yīng)20煉制特殊鋼去除金屬電極吸附的氣體電磁爐渦電流的機(jī)械效應(yīng)20§4-3

自感與互感一自感K合上燈泡A先亮,B后亮K斷開B會突閃1現(xiàn)象日光燈,鎮(zhèn)流器就應(yīng)用了自感I(t)B(t)

(t)2自感系數(shù)L—自感系數(shù)與線圈大小、形狀、周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)；與線圈是否通電流無關(guān)線圈反抗電流變化的能力,一種電慣性的表現(xiàn)IBHL的單位:亨利()bWVs1H1.A11..A121§4-3自感與互感一自感K合上燈泡A先亮,B后亮1iIB(1)式中的負(fù)號表示自感電流反抗線圈中電流變化(2)L越大,對同樣的電流變化自感電流就越大,即回路中電流越難改變22iIB(1)式中的負(fù)號表示自感電流反抗線圈中電流變化(2)Review自感系數(shù)法拉第電磁感應(yīng)定律動生電動勢感生電動勢23Review自感系數(shù)法拉第電磁感應(yīng)定律動生電動勢感生電動勢3自感系數(shù)的計(jì)算假設(shè)電路中流有電流I,IB，再計(jì)算L=/I例1求單層密繞長直螺線管的自感。已知l、N、S、解:設(shè)回路中通有電流IL僅與回路、介質(zhì)有關(guān)I243自感系數(shù)的計(jì)算假設(shè)電路中流有電流I,IB例2同軸電纜由半徑分別為R1

和R2的兩個(gè)無限長同軸導(dǎo)體和柱面組成求：無限長同軸電纜單位長度上的自感解由安培環(huán)路定理可知25例2同軸電纜由半徑分別為R1和R2的兩個(gè)無限長同軸導(dǎo)體二互感互感電動勢互感系數(shù)線圈1內(nèi)電流的變化，引起線圈2內(nèi)的電動勢12互感M的單位也是亨利(H)注意：M與兩個(gè)回路的大小、形狀、相對位置及周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，與回路中是否通有電流無關(guān)。

26二互感互感電動勢互感系數(shù)線圈1內(nèi)電流的變化，引起線圈2內(nèi)例

半徑為R的長直磁介質(zhì)棒上，分別繞有長為l1(N1匝)和l2(N2匝)的兩個(gè)螺線管.(1)由此特例證明M12=M21=M;(2)當(dāng)螺線管1中的電流變化率為dI1/dt時(shí)，求螺線管2中的互感電動勢解：

設(shè)螺線管1中通有電流I1通過螺線管2的磁通鏈數(shù)為27例半徑為R的長直磁介質(zhì)棒上，分別繞有長為l1(N1匝)和又設(shè)螺線管2中通有電流I2，則因長直螺線管端口外磁場很快減小為零，所以I2的磁場穿過螺線管1的磁通鏈數(shù)為即有28又設(shè)螺線管2中通有電流I2，則因長直螺線管端口外磁場很快減小4-4

磁能1.磁能的來源當(dāng)K接通①時(shí)實(shí)驗(yàn)分析①②I當(dāng)K斷開①、接通②時(shí)結(jié)論：通有電流的線圈存在能量——磁能自感為L的線圈中通有電流I時(shí)所儲存的磁能為電流I消失時(shí)自感電動勢所做的功294-4磁能1.磁能的來源當(dāng)K接通①時(shí)實(shí)驗(yàn)分析①②I當(dāng)

電流I消失過程中，自感電動勢所做的功(自感磁能公式)(1)在通電過程中電源做的功自感電動勢反抗電流建立的功電阻消耗的焦耳熱(電源的功轉(zhuǎn)化為磁場的能量)(2)與電容儲能比較自感線圈也是一個(gè)儲能元件，自感系數(shù)反映線圈儲能的本領(lǐng)討論:30電流I消失過程中，自感電動勢所做的功(自感磁能公式)(12.磁場能量密度?以無限長直螺線管為例長直螺線管的自感磁場能量密度的普遍計(jì)算公式(適用于均勻與非均勻磁場)312.磁場能量密度?以無限長直螺線管為例長直螺線管的自感磁場能量密度與電場能量密度公式的比較在有限區(qū)域內(nèi)dVVw

磁場能量公式與電場能量公式具有完全對稱的形式32磁場能量密度與電場能量密度公式的比較在有限區(qū)域內(nèi)dVVw磁解：設(shè)導(dǎo)體半徑為R，由安培環(huán)路定律可得導(dǎo)體內(nèi)離軸線r處的磁場強(qiáng)度例1一長直圓柱導(dǎo)體，有電流I均勻地流過。試求單位長度導(dǎo)體內(nèi)所儲存的磁能(導(dǎo)體的)在半徑為r，厚度為dr，長為l的圓柱殼體積dV內(nèi)的磁能為lmrId+rr

R2Rrd+rr33解：設(shè)導(dǎo)體半徑為R，由安培環(huán)路定律可得導(dǎo)體內(nèi)離軸線r處的磁場故單位長度導(dǎo)體內(nèi)的磁能為因此在長為l的導(dǎo)體內(nèi)的磁能為------與R無關(guān)lmrId+rr

R2Rrd+rr34故單位長度導(dǎo)體內(nèi)的磁能為因此在長為l的導(dǎo)體內(nèi)的磁能為--解根據(jù)安培環(huán)路定理取體積元思考：求自感系數(shù)例2一由N匝線圈繞成的矩形螺繞環(huán)，通有電流

I，其中充有均勻磁介質(zhì)求：磁場能量Wm35解根據(jù)安培環(huán)路定理取體積元思考：求自感系數(shù)例2一由N匝線Review自感系數(shù)互感系數(shù)假設(shè)電路中流有電流I,IB，再計(jì)算L或M=/I

單位:亨利(H)自感線圈儲存磁場能量磁場能量密度36Review自感系數(shù)互感系數(shù)假設(shè)電路中流有電流I,4.5麥克斯韋電磁場理論簡介1.問題的提出一、位移電流374.5麥克斯韋電磁場理論簡介1.問題的提出一、位移引言K引言恒定磁場的安培環(huán)路定理在電容器充(放)電情況中遇到的問題麥克斯韋研究產(chǎn)生這種矛盾的原因,提出了位移電流假說全電流安培環(huán)路定理s封閉l周界非封閉s1非封閉s1非封閉s10ldHl2s對兩極板間IcIcIc++++qq2s非封閉分割公共周界線ldHlIc對s1導(dǎo)線上有變化的Ic38引言K引言恒定磁場的安培環(huán)路定理在電容器充(放)電情況中遇到+IcjcqqIcFDD++IcjcDqFDqIc++qFDDjcqIcIc傳導(dǎo)電流Icqtdd電路中傳導(dǎo)電流密度jcs12ssl2.位移電流DsFDds高斯定理2sqDds對封閉面用s則FDtddqtdd電場中

與等量值Ic麥克斯韋稱電位移通量對FDtdd為位移電流FDtddId39+IcjcqqIcFDD++IcjcDqFDqIc++qFD

?位移電流與傳導(dǎo)電流連接起來恰好構(gòu)成連續(xù)的閉合電流麥克斯韋提出全電流的概念(全電流安培環(huán)路定理)電流在空間永遠(yuǎn)是連續(xù)不中斷的，并且構(gòu)成閉合回路麥克斯韋將安培環(huán)路定理推廣Ic0在的空間ldlHeDtesds磁場變化的電場予示產(chǎn)生的規(guī)律.并定理表明傳導(dǎo)電流位移電流都能產(chǎn)生,磁場40?位移電流與傳導(dǎo)電流連接起來恰好構(gòu)成連續(xù)的閉合電流麥克斯韋3.位移電流、傳導(dǎo)電流的比較(1)位移電流具有磁效應(yīng)—與傳導(dǎo)電流相同(2)位移電流與傳導(dǎo)電流不同之處產(chǎn)生機(jī)理不同存在條件不同位移電流可以存在于真空中、導(dǎo)體中、介質(zhì)中(3)位移電流不產(chǎn)生焦耳熱，傳導(dǎo)電流產(chǎn)生焦耳熱413.位移電流、傳導(dǎo)電流的比較(1)位移電流具有磁效應(yīng)—例設(shè)平行板電容器極板為圓板，半徑為R，兩極板間距為d,用緩變電流IC

對電容器充電解任一時(shí)刻極板間的電場極板間任一點(diǎn)的位移電流密度由全電流安培環(huán)路定理求P1

,P2點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度42例設(shè)平行板電容器極板為圓板，半徑為R，兩極板間距為d,用緩二、麥克斯韋方程組的積分形式電磁場靜電場的高斯定理靜電場的環(huán)路定理恒定磁場的高斯定理恒定磁場安培環(huán)路定理麥克斯韋提出感生電場和位移電流產(chǎn)生渦旋磁場的假設(shè)43二、麥克斯韋方程組的積分形式電磁場靜電場的高斯定1.電場的高斯定理2.磁場的高斯定理靜電場是有源場、感應(yīng)電場是渦旋場傳導(dǎo)電流、位移電流產(chǎn)生的磁場都是無源場441.電場的高斯定理2.磁場的高斯定理靜電場是有源場、感應(yīng)3.電場的環(huán)路定理——法拉第電磁感應(yīng)定律4.全電流安培環(huán)路定理靜電場是保守場，變化磁場可以激發(fā)渦旋電場傳導(dǎo)電流和變化電場可以激發(fā)渦旋磁場453.電場的環(huán)路定理——法拉第電磁感應(yīng)定律4.全電流安培麥克斯韋方程組電場磁場46麥克斯韋方程組電場磁場461.完善了宏觀的電磁場理論三、麥克斯韋的貢獻(xiàn)2.愛因斯坦相對論的重要實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)3.預(yù)言電磁波的存在1886年赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波，證實(shí)了麥的預(yù)言電磁能量以波動的形式傳播波動的物理量是E和H波速:1.完善了宏觀的電磁場理論三、麥克斯韋的貢獻(xiàn)2.愛真空中的波速光是電磁波電磁波是橫波電磁波是能量的傳播折射率為能流密度矢量坡印廷矢量真空中的波速光是電磁波電磁波是橫波電磁波是能量的傳播折射率為第4章結(jié)束《大學(xué)物理》作業(yè)：電磁感應(yīng)與電磁場Homework：49第4章結(jié)束《大學(xué)物理》作業(yè)：Homework：49謝謝觀賞！2020/11/550謝謝觀賞！2020/11/550第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律4.2動生電動勢與感生電動勢4.3自感和互感4.4磁場的能量4.5麥克斯韋電磁場理論簡介2第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與電磁場第4章電磁感應(yīng)與第4章電磁感應(yīng)與電磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律4.2動生電動勢與感生電動勢4.3自感和互感4.4磁場的能量4.5麥克斯韋電磁場理論簡介52第4章電磁感應(yīng)與電磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律4.靜電場、穩(wěn)恒電流的磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律不隨時(shí)間而變化如果隨時(shí)間而變化什么現(xiàn)象？什么規(guī)律？現(xiàn)象:磁鐵與線圈有相對運(yùn)動，線圈中產(chǎn)生電流一線圈電流變化，在附近其它線圈中產(chǎn)生電流不論用什么方法，只要使穿過閉合導(dǎo)體回路的磁通量發(fā)生變化，此回路中就會有電流產(chǎn)生。----電磁感應(yīng)現(xiàn)象變化感應(yīng)電動勢結(jié)論：53靜電場、穩(wěn)恒電流的磁場4.1電磁感應(yīng)的基本規(guī)律不隨時(shí)要求在電源內(nèi)電路中存在一種能反抗靜電力、并把正電荷由負(fù)極低電勢處推向正極高電勢處的非靜電力Fk

電源什么裝置能提供非靜電力？例:干電池、發(fā)電機(jī)、太陽能電池能將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置如何度量這種本領(lǐng)？一、電動勢G。。Fk

Fe

+----電動勢54要求在電源內(nèi)電路中存在一種能反抗靜電力、并把正電荷由負(fù)極低電(非靜電性場強(qiáng))電動勢：非靜電力Fk把單位正電荷,從負(fù)極通過電源內(nèi)部搬到正極所作的功(3)如果一個(gè)閉合電路L上處處都有非靜電力Fk存在

結(jié)論：(2)是標(biāo)量，規(guī)定其方向?yàn)殡娫磧?nèi)部電勢升高的方向(1)反映電源作功能力，與外電路無關(guān)；55(非靜電性場強(qiáng))電動勢：非靜電力Fk把單位正電荷,從負(fù)極通二、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第的實(shí)驗(yàn)規(guī)律感應(yīng)電動勢的大小與通過導(dǎo)體回路的磁通量的變化率成正比在國際單位制中負(fù)號表示感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因—楞次定律56二、法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第的實(shí)驗(yàn)規(guī)律感應(yīng)電動勢的大小與通過(1)若回路是

N

匝密繞線圈(2)若閉合回路中電阻為R感應(yīng)電荷為討論：則有對于N匝串聯(lián)回路，每匝中穿過的磁通量分別為全磁通或磁通鏈57(1)若回路是N匝密繞線圈(2)若閉合回路中電阻

例1環(huán)芯的相對磁導(dǎo)率r=600的螺繞環(huán)，截面積S=210-3m2，單位長度上匝數(shù)n＝5000匝/m。在環(huán)上有一匝數(shù)N＝5的線圈M，電阻R=2，如圖。調(diào)節(jié)可變電阻使通過螺繞環(huán)的電流I每秒降低20A。求（1）線圈M中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢i和感應(yīng)電流Ii；（2）求2秒內(nèi)通過線圈M的感應(yīng)電量qi解：由安培環(huán)路定律通過線圈M的全磁通58例1環(huán)芯的相對磁導(dǎo)率r=600的螺繞環(huán)，截面積S=2

代入數(shù)值可得

2秒內(nèi)通過線圈M的感應(yīng)電量為59代入數(shù)值可得2秒內(nèi)通過線圈M的感應(yīng)電量為9在無限長直載流導(dǎo)線的磁場中，有一運(yùn)動的導(dǎo)體線框，導(dǎo)體線框與載流導(dǎo)線共面解通過面積元的磁通量（選順時(shí)針方向?yàn)檎├?求：線框中的感應(yīng)電動勢60在無限長直載流導(dǎo)線的磁場中，有一運(yùn)動的導(dǎo)體線框，導(dǎo)體線框與載例3直導(dǎo)線通交流電，置于磁導(dǎo)率為

的介質(zhì)中,已知:求：與其共面的N匝矩形回路中的感應(yīng)電動勢其中

I0和

是大于零的常數(shù)解：ad61例3直導(dǎo)線通交流電，置于磁導(dǎo)率為的介質(zhì)中,已知:求：與一動生電動勢

動生電動勢：導(dǎo)線在磁場中作切割磁力線的運(yùn)動時(shí)所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為動生電動勢§4-2動生電動勢與感生電動勢感應(yīng)電動勢感應(yīng)電動勢分為兩類：動生電動勢：磁場保持不變，導(dǎo)體回路或?qū)w在磁場中運(yùn)動感生電動勢：導(dǎo)體回路或?qū)w不動，磁場變化62一動生電動勢動生電動勢：導(dǎo)線在磁場中作切割磁力線的運(yùn)動2動生電動勢的產(chǎn)生機(jī)制結(jié)論：動生電動勢的本質(zhì)是洛倫茲力,洛倫茲力是形成動生電動勢的非靜電力。1）運(yùn)動導(dǎo)體中的自由電子受到磁場的洛倫茲力作用2）運(yùn)動導(dǎo)體的兩端出現(xiàn)電荷后使導(dǎo)體內(nèi)形成強(qiáng)度為的電場3）平衡條件4）電動勢+-B632動生電動勢的產(chǎn)生機(jī)制結(jié)論：動生電動勢的本質(zhì)是洛倫茲力,1）非靜電場強(qiáng)3動生電動勢的一般情況

2）動生電動勢3）討論：當(dāng)運(yùn)動導(dǎo)線不是直線，磁場也不均勻641）非靜電場強(qiáng)3動生電動勢的一般情況2）動生電動勢3）例在勻強(qiáng)磁場B中，長R

的銅棒繞其一端

O在垂直于

B

的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，角速度為

OR求：棒上的電動勢解方法一(動生電動勢):dl方向方法二(法拉第電磁感應(yīng)定律):在dt時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒切割磁場線方向由楞次定律確定65例在勻強(qiáng)磁場B中，長R的銅棒繞其一端O在垂直于1.感生電場（渦旋電場）二、感生電動勢

*麥克斯韋的假設(shè)：變化磁場在其周圍激發(fā)一種電場，這種電場就稱為感生電場由電動勢的定義由法拉第電磁感應(yīng)定律661.感生電場（渦旋電場）二、感生電動勢*麥克靜電場

感生電場共同點(diǎn)：

對電荷有力的作用

對電荷有力的作用

不同點(diǎn)：由靜止電荷產(chǎn)生

變化的磁場產(chǎn)生（保守場）

（非保守場）電力線起始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)。（有源場）

線為無頭無尾的閉合曲線。（渦旋場）2.感生電場與靜電場的比較67靜電場與的關(guān)系：與成右手螺旋關(guān)系68與的關(guān)系：與成右手螺旋關(guān)系由于變化磁場激起感生電場，則在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。交變電流?高頻感應(yīng)加熱原理這些感應(yīng)電流的流線呈閉合的渦旋狀，故稱渦電流(渦流)交變電流?減小電流截面，減少渦流損耗整塊鐵心彼此絕緣的薄片?電磁阻尼3.渦流69由于變化磁場激起感生電場，則在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。交變電流?煉制特殊鋼去除金屬電極吸附的氣體電磁爐渦電流的機(jī)械效應(yīng)70煉制特殊鋼去除金屬電極吸附的氣體電磁爐渦電流的機(jī)械效應(yīng)20§4-3

自感與互感一自感K合上燈泡A先亮,B后亮K斷開B會突閃1現(xiàn)象日光燈,鎮(zhèn)流器就應(yīng)用了自感I(t)B(t)

(t)2自感系數(shù)L—自感系數(shù)與線圈大小、形狀、周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)；與線圈是否通電流無關(guān)線圈反抗電流變化的能力,一種電慣性的表現(xiàn)IBHL的單位:亨利()bWVs1H1.A11..A171§4-3自感與互感一自感K合上燈泡A先亮,B后亮1iIB(1)式中的負(fù)號表示自感電流反抗線圈中電流變化(2)L越大,對同樣的電流變化自感電流就越大,即回路中電流越難改變72iIB(1)式中的負(fù)號表示自感電流反抗線圈中電流變化(2)Review自感系數(shù)法拉第電磁感應(yīng)定律動生電動勢感生電動勢73Review自感系數(shù)法拉第電磁感應(yīng)定律動生電動勢感生電動勢3自感系數(shù)的計(jì)算假設(shè)電路中流有電流I,IB，再計(jì)算L=/I例1求單層密繞長直螺線管的自感。已知l、N、S、解:設(shè)回路中通有電流IL僅與回路、介質(zhì)有關(guān)I743自感系數(shù)的計(jì)算假設(shè)電路中流有電流I,IB例2同軸電纜由半徑分別為R1

和R2的兩個(gè)無限長同軸導(dǎo)體和柱面組成求：無限長同軸電纜單位長度上的自感解由安培環(huán)路定理可知75例2同軸電纜由半徑分別為R1和R2的兩個(gè)無限長同軸導(dǎo)體二互感互感電動勢互感系數(shù)線圈1內(nèi)電流的變化，引起線圈2內(nèi)的電動勢12互感M的單位也是亨利(H)注意：M與兩個(gè)回路的大小、形狀、相對位置及周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，與回路中是否通有電流無關(guān)。

76二互感互感電動勢互感系數(shù)線圈1內(nèi)電流的變化，引起線圈2內(nèi)例

半徑為R的長直磁介質(zhì)棒上，分別繞有長為l1(N1匝)和l2(N2匝)的兩個(gè)螺線管.(1)由此特例證明M12=M21=M;(2)當(dāng)螺線管1中的電流變化率為dI1/dt時(shí)，求螺線管2中的互感電動勢解：

設(shè)螺線管1中通有電流I1通過螺線管2的磁通鏈數(shù)為77例半徑為R的長直磁介質(zhì)棒上，分別繞有長為l1(N1匝)和又設(shè)螺線管2中通有電流I2，則因長直螺線管端口外磁場很快減小為零，所以I2的磁場穿過螺線管1的磁通鏈數(shù)為即有78又設(shè)螺線管2中通有電流I2，則因長直螺線管端口外磁場很快減小4-4

磁能1.磁能的來源當(dāng)K接通①時(shí)實(shí)驗(yàn)分析①②I當(dāng)K斷開①、接通②時(shí)結(jié)論：通有電流的線圈存在能量——磁能自感為L的線圈中通有電流I時(shí)所儲存的磁能為電流I消失時(shí)自感電動勢所做的功794-4磁能1.磁能的來源當(dāng)K接通①時(shí)實(shí)驗(yàn)分析①②I當(dāng)

電流I消失過程中，自感電動勢所做的功(自感磁能公式)(1)在通電過程中電源做的功自感電動勢反抗電流建立的功電阻消耗的焦耳熱(電源的功轉(zhuǎn)化為磁場的能量)(2)與電容儲能比較自感線圈也是一個(gè)儲能元件，自感系數(shù)反映線圈儲能的本領(lǐng)討論:80電流I消失過程中，自感電動勢所做的功(自感磁能公式)(12.磁場能量密度?以無限長直螺線管為例長直螺線管的自感磁場能量密度的普遍計(jì)算公式(適用于均勻與非均勻磁場)812.磁場能量密度?以無限長直螺線管為例長直螺線管的自感磁場能量密度與電場能量密度公式的比較在有限區(qū)域內(nèi)dVVw

磁場能量公式與電場能量公式具有完全對稱的形式82磁場能量密度與電場能量密度公式的比較在有限區(qū)域內(nèi)dVVw磁解：設(shè)導(dǎo)體半徑為R，由安培環(huán)路定律可得導(dǎo)體內(nèi)離軸線r處的磁場強(qiáng)度例1一長直圓柱導(dǎo)體，有電流I均勻地流過。試求單位長度導(dǎo)體內(nèi)所儲存的磁能(導(dǎo)體的)在半徑為r，厚度為dr，長為l的圓柱殼體積dV內(nèi)的磁能為lmrId+rr

R2Rrd+rr83解：設(shè)導(dǎo)體半徑為R，由安培環(huán)路定律可得導(dǎo)體內(nèi)離軸線r處的磁場故單位長度導(dǎo)體內(nèi)的磁能為因此在長為l的導(dǎo)體內(nèi)的磁能為------與R無關(guān)lmrId+rr

R2Rrd+rr84故單位長度導(dǎo)體內(nèi)的磁能為因此在長為l的導(dǎo)體內(nèi)的磁能為--解根據(jù)安培環(huán)路定理取體積元思考：求自感系數(shù)例2一由N匝線圈繞成的矩形螺繞環(huán)，通有電流

I，其中充有均勻磁介質(zhì)求：磁場能量Wm85解根據(jù)安培環(huán)路定理取體積元思考：求自感系數(shù)例2一由N匝線Review自感系數(shù)互感系數(shù)假設(shè)電路中流有電流I,IB，再計(jì)算L或M=/I

單位:亨利(H)自感線圈儲存磁場能量磁場能量密度86Review自感系數(shù)互感系數(shù)假設(shè)電路中流有電流I,4.5麥克斯韋電磁場理論簡介1.問題的提出一、位移電流874.5麥克斯韋電磁場理論簡介1.問題的提出一、位移引言K引言恒定磁場的安培環(huán)路定理在電容器充(放)電情況中遇到的問題麥克斯韋研究產(chǎn)生這種矛盾的原因,提出了位移電流假說全電流安培環(huán)路定理s封閉l周界非封閉s1非封閉s1非封閉s10ldHl2s對兩極板間IcIcIc++++qq2s非封閉分割公共周界線ldHlIc對s1導(dǎo)線上有變化的Ic88引言K引言恒定磁場的安培環(huán)路定理在電容器充(放)電情況中遇到+IcjcqqIcFDD++IcjcDqFDqIc++qFDDjcqIcIc傳導(dǎo)電流Icqtdd電路中傳導(dǎo)電流密度jcs1