(2024年)电动力学第3章课件

电动力学第3章课件12024/3/26电磁感应定律动生电动势与感生电动势自感与互感现象磁场能量与磁场力电磁振荡与电磁波初步章节小结与习题讲解contents目录22024/3/2601电磁感应定律32024/3/26123当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电动势或感应电流。电磁感应现象E=-n(dΦ)/(dt)。其中E为感应电动势，n为线圈匝数，Φ为穿过线圈的磁通量，t为时间。法拉第电磁感应定律公式根据楞次定律，感应电动势的方向总是试图阻止产生它的磁通量的变化。感应电动势的方向法拉第电磁感应定律42024/3/26楞次定律内容感应电流的效果总是要反抗产生感应电流的原因。楞次定律的应用判断感应电流的方向，常与右手定则结合使用。楞次定律与能量守恒楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。楞次定律52024/3/26发电机变压器电磁灶磁悬浮列车电磁感应定律的应用01020304利用电磁感应定律将机械能转化为电能。利用电磁感应定律改变交流电压的大小。利用电磁感应定律产生涡流，使锅底发热，从而加热食物。利用电磁感应定律产生强大的磁场，使列车悬浮并高速前进。62024/3/2602动生电动势与感生电动势72024/3/26由于导体在磁场中有效运动而产生的电动势。定义产生条件计算公式应用导体在磁场中作切割磁感线运动，或导体中磁通量发生变化。E=BLV，其中E为动生电动势，B为磁感应强度，L为导体长度，V为导体运动速度。发电机、电动机等。动生电动势82024/3/26定义由于磁场变化而产生的电动势。产生条件穿过闭合电路的磁通量发生变化。计算公式E=-n(dΦ)/(dt)，其中E为感生电动势，n为线圈匝数，Φ为磁通量，t为时间。应用变压器、电磁炉等。感生电动势92024/3/26动生电动势和感生电动势都是电磁感应现象中产生的电动势，都遵循法拉第电磁感应定律。关系动生电动势主要应用于发电机、电动机等设备；感生电动势主要应用于变压器、电磁炉等设备。应用场景不同动生电动势是由于导体运动而产生的；感生电动势是由于磁场变化而产生的。产生原因不同在动生电动势中，磁场可以不变；在感生电动势中，磁场必须变化。磁场是否变化如上所述，动生电动势和感生电动势的计算公式不同。计算公式不同0201030405两者关系及区别102024/3/2603自感与互感现象112024/3/26自感现象01当一个线圈中的电流发生变化时，它所产生的磁通也发生变化，因而在线圈中将产生感应电动势，这种现象称为自感现象。自感系数02表示线圈产生自感能力的物理量，常用L来表示。单位是亨利，简称亨，用H表示。自感系数的决定因素03线圈的自感系数跟线圈的形状、长短、匝数以及是否有铁芯等因素有关。线圈越长，而其他条件相同时，自感系数越小；同一线圈，插有铁芯时线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。自感现象及自感系数122024/3/26互感现象当一个线圈中电流变化，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感现象。互感系数表示两个线圈间互感程度的物理量，常用M来表示。单位是亨利，简称亨，用H表示。互感系数的决定因素两个线圈之间的互感系数与它们的相对位置、线圈的匝数以及周围磁介质的性质有关。当两个线圈相隔很远或相对位置变化很大时，它们之间的互感系数就很小。互感现象及互感系数132024/3/26联系自感和互感都是电磁感应现象，都遵循法拉第电磁感应定律。自感是线圈自身电流发生变化而产生的电磁感应现象，而互感是两个线圈之间因磁耦合而产生的电磁感应现象。区别自感只发生在一个线圈中，而互感发生在两个或更多线圈之间。自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比，而互感电动势的大小不仅与线圈中电流的变化率有关，还与两个线圈的相互位置、匝数以及周围磁介质的性质有关。自感与互感的联系与区别142024/3/2604磁场能量与磁场力152024/3/26磁场能量密度是描述磁场中单位体积内存储的磁场能量的物理量。磁场能量密度的定义磁场能量密度可以通过磁感应强度B和磁场中的体积V来计算，公式为w_m=(1/2)*B^2*V。磁场能量密度的计算公式磁场能量密度的单位为焦耳/立方米(J/m³)。磁场能量密度的单位磁场能量密度及计算方法162024/3/26磁场力的计算公式对于通电直导线，磁场力的大小可以通过安培力公式F=BIL来计算，其中B为磁感应强度，I为电流强度，L为导线长度。磁场力的定义磁场力是指磁场对放入其中的磁体或通电导体所产生的作用力。磁场力的方向磁场力的方向可以通过左手定则来判断，即让磁场穿过掌心，四指指向电流方向，大拇指所指方向即为磁场力方向。磁场力及其计算方法172024/3/26磁场能量与磁场力的联系磁场能量和磁场力都是描述磁场性质的物理量，它们之间有着密切的联系。磁场能量密度的大小决定了磁场对放入其中的物体的作用力大小。磁场能量与磁场力的区别磁场能量是从能量的角度来描述磁场，而磁场力则是从力的角度来描述磁场。磁场能量密度是一个标量，而磁场力则是一个矢量。磁场能量与磁场力的应用在电磁学中，磁场能量和磁场力都是非常重要的物理量。它们被广泛应用于电动机、发电机、电磁铁等电磁设备的设计和分析中。磁场能量与磁场力的关系182024/3/2605电磁振荡与电磁波初步192024/3/26电磁振荡现象及特点指电场和磁场在空间中周期性交替变化的现象。电场和磁场相互激发，形成连续的振荡过程。振荡频率与电路元件参数有关，如电容、电感等。电磁振荡过程中伴随着能量的转换和传递。电磁振荡现象特点一特点二特点三202024/3/26变化的电场或磁场即可产生电磁波。产生条件电磁波在空间中以波的形式传播，不需要介质。传播方式在真空中，电磁波的传播速度等于光速。传播速度电磁波具有反射、折射、衍射和干涉等波动特性。传播特性电磁波的产生与传播212024/3/26电磁波具有波动的性质，如振幅、频率、波长等。波动性电磁波在某些条件下表现出粒子性，如光电效应。粒子性电磁波是横波，具有偏振性，即振动方向与传播方向垂直。偏振性不同频率的电磁波具有不同的特性和应用，如无线电波、红外线、可见光、紫外线等。频谱特性电磁波的基本性质222024/3/2606章节小结与习题讲解232024/3/26静电场中的导体与电介质了解静电感应、静电平衡等原理，掌握导体和电介质的极化现象及相关计算。电流与电动势掌握电流密度、电动势等概念，理解欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路定律。电容与电容器理解电容的定义、计算及电容器的工作原理，熟悉常见电容器的类型和应用。电场与电势掌握电场强度、电势差、电势等基本概念，理解电场线与等势面的关系。章节知识点总结242024/3/26习题一计算导体球在点电荷电场中的感应电荷及电势分布。习题二习题三习题四01020403应用基尔霍夫定律分析复杂电路中的电流与电压分布。分析电场中某点的电场强度与电势，并绘制电场线与等势面图。分析平行板电容器的电容与极板间距、介电常数等因素的关系。典型习题分析与解答252024/3/26学习建议多做习题巩固知识点，理解电场