磁场变化产生感应电流定律法拉第指出学习教案

1、会计学1磁场变化产生感应电流定律磁场变化产生感应电流定律(dngl)法拉第法拉第指出指出第一页，共21页。.1 法拉第电磁感应法拉第电磁感应(dinc-gnyng)定律定律一一.电磁感应电磁感应(dinc-gnyng)定律定律1.现象现象(xinxing)Bvi 切割磁力线运动，产生感应电流。切割磁力线运动，产生感应电流。第1页/共21页第二页，共21页。磁场变化磁场变化(binhu)，产生感应电流。，产生感应电流。第2页/共21页第三页，共21页。2.定律定律(dngl) 法拉第指出：不论什么原因使通过回路法拉第指出：不论什么原因使通过回路(hul)的磁通量发生变化，回路的磁通量发生变化，回

2、路(hul)中均有感应电动势产生，其大小与通过此回路中均有感应电动势产生，其大小与通过此回路(hul)磁通的变化律成正比。磁通的变化律成正比。t dd单匝线圈(xinqun)tNdd多匝线圈，相同 方向：方向：规定方向：与B成右手螺旋。d0 0d 0 0与愣次定律比较。与愣次定律比较。第3页/共21页第四页，共21页。2 动生电动势动生电动势 动生电动势动生电动势=E非非dl非静电力是什么非静电力是什么(shn me)？非EBF vq-vl lB Bd)(上例上例为多少为多少(dusho)？Blv第4页/共21页第五页，共21页。BS线圈线圈(xinqun)的动生电动势的动生电动势n = B

3、S cosdtdNBSdtdNsin若线圈若线圈(xinqun)(xinqun)为匀速转动：为匀速转动： ，且，且 t = 0 = 0 t = 0 = 0 则则：ttNBSsinsin0感应感应(gnyng)(gnyng)电动势的极大值电动势的极大值 0 0若引出两根导线，见图：若引出两根导线，见图：则是发电机的转子。则是发电机的转子。ti电压、电流曲线。相位差？电压、电流曲线。相位差？第5页/共21页第六页，共21页。3. 感生感生(n shn)电动势电动势B变化变化(binhu)电动势电动势分析分析(fnx)F非：麦克斯韦提出：非：麦克斯韦提出：t dBdE涡涡旋电场：涡旋电场：对处在其中

4、的电荷有力作用，电力线闭合，非保守场。对处在其中的电荷有力作用，电力线闭合，非保守场。lEd涡tddstSdddB B第6页/共21页第七页，共21页。dll d)(B BvrrIlBd2d0vvxLxIln20v负号的意义？取单位取单位(dnwi)正电荷，位移正电荷，位移dl则有：则有：第7页/共21页第八页，共21页。解：在线圈(xinqun)上取面元ds，如图：drds则：dS = bdr d = B dS =Bbdr axxaxxrbrIrBbd2d0 xaxbIln20tIxaxbtcosln2dd00第8页/共21页第九页，共21页。二二. .涡电流涡电流(dinli)(dinli

5、)块状金属处在交变磁场中或在磁场中运动时，在其体内会有感应电流产生块状金属处在交变磁场中或在磁场中运动时，在其体内会有感应电流产生(chnshng)，这种电流在金属体内自成回路，称为涡电流，其强度一般很大。，这种电流在金属体内自成回路，称为涡电流，其强度一般很大。高频感应冶金炉：利用涡电流高频感应冶金炉：利用涡电流(dinli)的焦耳热进行冶炼。的焦耳热进行冶炼。变压器的铁芯为何做成片状？变压器的铁芯为何做成片状？3. 3. 自感与互感自感与互感一一. .自感现象自感现象 回路电流变化而在回路自身激起感应电动势的现象。回路电流变化而在回路自身激起感应电动势的现象。设回路电流为设回路电流为 I，

6、则有：，则有：B I I = L I第9页/共21页第十页，共21页。L自感系数，取决于回路形状自感系数，取决于回路形状(xngzhun)、周围介质。、周围介质。)dddd(d)(ddtLItILtLItd若回路若回路(hul)、介质不变：、介质不变：tILdd “ “”的意义的意义(yy) ? L (yy) ? L 电磁惯性的量度电磁惯性的量度例例 计算长直螺线管的计算长直螺线管的 L。设管长为。设管长为l,半径为半径为R，总匝数为，总匝数为N, , 充满充满的磁介质。的磁介质。B = n IN= N B S = N n I S = L IVnlNRlSNINL2222单位？单位？（H、mH

7、）第10页/共21页第十一页，共21页。I1I2二二. .互感互感(hgn)(hgn)1. 1.现象现象(xinxing)(xinxing)2. 2.互感电动势互感电动势 （设回路形状（设回路形状(xngzhun)(xngzhun)、位置、介质不变。）、位置、介质不变。）21= M21I1线圈线圈1 1在线圈在线圈2 2的磁通的磁通线圈线圈2 2在线圈在线圈1 1的磁通的磁通12= M12I2MM1212与与MM2121仅与回路形状、位置、介质有关。仅与回路形状、位置、介质有关。且：且：M12 = M21tIMtdddd12121tIMtdddd212122112第11页/共21页第十二页，共

8、21页。6 6 磁场磁场(cchng)(cchng)能量能量电磁电磁(dinc)转换：转换：IRtILdd两边两边(lingbin)乘以乘以 I dt，再积分，再积分RdtILIdIIdt2 设 t = 0 时，I = 0 ; t = t0 时 ，I = I0I则有：则有：tttRILItI02200d21d线圈储存的磁能线圈储存的磁能闭合开关闭合开关第12页/共21页第十三页，共21页。2.磁能磁能(cnng)密度密度以螺线管为例：以螺线管为例：222)(2121nBVnLIWm22212HBm2.磁场磁场(cchng)能量能量VmmVWd对任意对任意(rny)磁场磁场第13页/共21页第十

9、四页，共21页。第第 十一十一 章章第14页/共21页第十五页，共21页。1 位移电流与磁场位移电流与磁场(cchng)的环路的环路定理定理一一.位移电流位移电流 如图，电容器充电：传导电流如图，电容器充电：传导电流(chun do din li)在极板处中断，但磁场仍存在。在极板处中断，但磁场仍存在。IB电容器内的电容器内的B由何产生由何产生(chnshng)？分析：电容器极板上分析：电容器极板上， i = dq/dt = s d/dt 而而 E = /0 则：则： d= 0dEttEsieddd00d第15页/共21页第十六页，共21页。ted0d实质实质(shzh)是电通量的变化率。是电

10、通量的变化率。由此可见：由此可见： B变化变化(binhu)E E变化变化(binhu)B二二.安培环路安培环路(hun l)定理定理tIDdddl lH电位移通量的变化率，称为位移电流，磁效应与传导电流等效。电位移通量的变化率，称为位移电流，磁效应与传导电流等效。第16页/共21页第十七页，共21页。2 麦克斯韦麦克斯韦(mi k s wi)方程组方程组 qsSD dtmddl dE E0dS SsBtIeddlH d 描述电磁场规律的方程组。预言了电磁波的存在。描述电磁场规律的方程组。预言了电磁波的存在。1886年由赫兹年由赫兹(hz)实验证实。实验证实。第17页/共21页第十八页，共21页。电磁波：变化的电磁场在空间电磁波：变化的电磁场在空间(kngjin)传播。传播。1.产生：产生：电磁振荡电磁振荡 见图：见图：电磁电磁(dinc)能量相互转换，电路中产生周期性电流，电容器极板内产生交变电磁能量相互转换，电路中产生周期性电流，电容器极板内产生交变电磁(dinc)场。场。3 电磁波电磁波 第18页/共21页第十九页，共21页。2. 2.发射发射(fsh)(fsh)将将C C打开，即可发射打开，即可发射(fsh)(fsh)。见图：见图：C、L小，则发射(fsh