电磁感应电磁场.ppt

可得互感可得互感为I2产生的磁感强度结论:M12=M21=M,M并有确定的值.例3.续若设电流I2通过关系为r2的线圈,可计算互感M12而此时穿过半径为r1的螺线管内的磁通匝数为:下页上页结束返回第32页,共39页，2024年2月25日，星期天例3.续讨论:两线圈的自感与互感的关系?由例1知对有N1匝的线圈:对有N2匝的线圈:而两线圈的互感为:比较得:其中0≤k≤1由上面知,若r1=r2,则k=1.称为两线圈完全耦合.k为耦合系数.下页上页结束返回N1N2r2r1l第33页,共39页，2024年2月25日，星期天+-?KRL10.5磁场的能量已知对电容充电过程所作的功等于电容的储能电容的能量实际上是储存在两极板之间的电场中的.I+-?L引入电场能量密度用自感电路来研究磁场能量的建立.考虑电流增长过程:当开关K闭合时,在L有电动势?L?由欧姆定律10.5.1自感的储能下页上页结束返回第34页,共39页，2024年2月25日，星期天结论:对自感为L的线圈,储能为:为电源在0到t这段时间内提供给电路的能量.为导体消耗的能量(释放的焦耳热)则为电源反抗自感电动势而做的功若t=0时,I=0;在t时该,电流增长到I,对上式积分:?上述各式的物理意义:?它作为磁能被储存,或说转化为磁场的能量.磁能的建立过程满足能量守恒.?上式变形为:下页上页结束返回第35页,共39页，2024年2月25日，星期天10.5.2磁场能量能量密度自感储能为:如对体积为V的长直螺线管:则管内的磁场能量为引入磁场能量密度对各向同性均匀介质B=?H结论对任意线圈都成立:磁场的能量存在于整个磁场中.若磁能密度是位置的函数:下页上页结束返回第36页,共39页，2024年2月25日，星期天无限长圆柱形同轴电缆长为l,内半径为R1,外半径为R2,中间充以磁导率为μ的磁介质.略去金属芯线内的磁场,求此同轴电缆单位长度的磁能和自感.例1.同轴电览的磁能和自感解:芯线内磁场为零，电缆外部磁场亦为零芯线与圆筒之间任一点r处的磁场强度为2R1IIμr处的磁能密度R2r下页上页结束返回第37页,共39页，2024年2月25日，星期天对长度为1的电缆,取一薄层圆筒形体积元dV=2πrdr×1=2πrdr磁场的总能量由磁能公式例1.续drrR2得磁能为:可得单位长自感:下页上页结束返回第38页,共39页，2024年2月25日，星期天感谢大家观看第39页,共39页，2024年2月25日，星期天关于电磁感应电磁场下页上页结束返回1.磁铁运动引起感应电流2.一通电线圈电流的变化使另一线圈产生电流.10.1电磁感应定律10.1.1法拉第电磁感应定律：一基本电磁感应现象3.闭合线圈在磁场中平动和转动或者改变面积时4.闭合电路的一部分切割磁感线英国物理学家法拉第于1831年8月29日发现了电磁感应现象及其规律小结：当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,回路中都会建立起感应电动势第2页,共39页，2024年2月25日，星期天如果回路由N匝密绕线圈组成，且穿过每匝线圈的磁通量都等于Φ.不论任何原因使穿过闭合回路面积的磁通量发生变化时,回路中都会产生感应电动势,且此感应电动势正比于磁通量对时间的变化率的负值.二.电磁感应定律计算时间间隔Δt=t2-t1内,电磁感应流过回路的电荷取k=1???下页上页结束返回称作磁通链第3页,共39页，2024年2月25日，星期天10.1.2楞次定律 1833年11月,俄国物理学家楞次发现了楞次定律:楞次定律：闭合回路中的感应电流的方向,总是使感应电流本身所产生磁场来阻止引起感应电流的磁通量的改变.或者说,感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因.楞次1804-1865下页上页结束返回实质上楞次定律是能量守恒定律的一种表现.××××××××××××××××××××abvcdBI第4页,共39页，2024年2月25日，星期天愣次定律举例IiNB回路绕行方向nv回路绕行方向NBnvIi回路绕行方向IiSBnv第5页,共39页，2024年2月25日，星期