大学物理-第十章

大学物理电磁感应与电磁场/10本章导读3电流激发磁场，磁场对电流有力的作用，这是电与磁相互联系的一方面；另一方面，在一定条件下磁场也可以激发电场，这就是所谓的电磁感应现象。本章主要介绍电磁感应现象的基本规律及其应用，简要介绍麦克斯韦电磁场理论的基本概念、麦克斯韦方程组以及电磁波的基础知识等。10.1电磁感应定律每当闭合电键K给线圈A通电时，小磁针立即明显摆动，随后稳定在平衡位置上；当切断线圈A的电流时，又发现小磁针来回摆动的现象。这表明在线圈通电和断电的瞬间，线圈B中有电流产生。法拉第将这种现象称为电磁感应现象，线圈B中出现的电流称为感应电流。10.1.1电磁感应现象几种产生感应电流的典型实验。（1）磁铁与一个闭合曲线做相对运动。在磁铁插入线圈和从线圈中抽出的瞬间，线圈中产生电流。（2）线圈A放在线圈B中，在接通或断开电键K的瞬间，或通电后改变滑动变阻器R的阻值从而改变线圈A中的电流，在线圈B中都会产生感应电流。（3）处在闭合回路中的一部分导体AB在磁场中运动时，在闭合回路中产生了磁感电流。10.1电磁感应定律10.1.1电磁感应现象楞次定律：楞次电流的磁通量总是力图阻碍引起感应电流的磁通量变化。应用楞次定律来判断感应电流的方向时，可按照下面的步骤进行：（1）确定原来磁场的方向，即穿过闭合回路的磁通量的方向；（2）弄清楚穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少；（3）确定感应电流在闭合回路中激发的磁场是怎样阻碍引起感应电流的磁通量的变化；（4）最后应用右手螺旋定则，即右手拇指指向感应电流的磁场方向，而弯曲四指确定感应电流的方向。10.1.2楞次定律10.1电磁感应定律当磁铁棒的N极插入线圈时，通过线圈的磁通量增加。这时，线圈产生的感应电流的磁场方向应与磁铁的磁场方向相反，以阻碍磁通量的增加。最后根据右手螺旋法则就可以确定出线圈中感应电流的方向。当磁铁离开线圈时，穿过线圈的磁通量减少，这时感应电流的磁场方向与磁铁的磁场方向相同，以阻碍磁通量的减少，最后根据右手螺旋定则确定线圈中感应电流的方向。10.1.2楞次定律10.1电磁感应定律10.1.3法拉第电磁感应定律10.1电磁感应定律10.1.3法拉第电磁感应定律10.1电磁感应定律10.1.4感应电流和感应电荷10.1电磁感应定律例题讲解1，，，，10.1电磁感应定律例题讲解1，，，，10.1电磁感应定律10.2动生电动势与感生电动势10.2.1动生电动势例题讲解2，，，，10.2动生电动势与感生电动势例题讲解2，，，，10.2动生电动势与感生电动势，，10.2.2感生电动势由于磁场变化而产生一种电场，是这个电场使导体中自由电子做定向运动而形成电流。麦克斯韦还认为，即使没有导体，这种电场同样存在。这种由变化磁场激发的电场称为感生电场。10.2动生电动势与感生电动势1．感生电场和感生电动势，，（1）产生的原因不同。静电场是由静止的电荷所激发的；而感生电场是由变化的磁场所激发的。10.2.2感生电动势10.2动生电动势与感生电动势2．感生电场和静电场例题讲解3，，，，10.2动生电动势与感生电动势例题讲解3，，，，10.2动生电动势与感生电动势10.3.1自感，，10.3自感与互感当载流线圈中的电流发生变化时，该线圈中的磁通量也会发生变化，因而线圈中就有感生电动势产生，这种电磁感应现象称为自感现象。由于线圈中电流变化而在自身线圈中产生的电动势称为自感电动势。，，10.3.1自感10.3自感与互感例题讲解4，，，，10.3自感与互感10.3.2互感，，10.3自感与互感当一个回路的电流随时间的变化率一定时，互感系数越大，则通过互感在另一个回路中引起的互感电动势也越大。因此互感系数是表明两个回路相互感应强弱的物理量。互感的单位与自感的单位相同，都为亨利。，，10.3.2互感10.3自感与互感10.4.1自感线圈储存的能量，，10.4磁场的能量10.4.2磁场的能量，，10.4磁场的能量10.4.2磁场的能量，，10.4磁场的能量，，10.5.1位移电流10.5麦克斯韦电磁场理论，，10.5.1位移电流10.5麦克斯韦电磁场理论，，10.5.2麦克斯韦方程组由感生电场假设和位移电流假设知道，变化的磁场要产生感生电场，变化的电场要产生磁场，即在一般情况下，电场和磁场都是变化的，它们将相互激发，因而它们是不可分割的、统一的整体，称为电磁场。10.5麦克斯韦电磁场理论，，10.6电磁波如果在空间中某处有一电磁振荡，并假定其能产生交变的电场（或磁场），则在其周围可产生交变磁场（或电场）。于是这种交变电磁场可不断地由振源向远处传播开来，电磁振荡在空间的传播就形成了电磁波。本章小结1．电源的电动势，，，，电源的电动势等于将单位正电荷绕含有电源的闭合回路移动一周，电源中非静电力所做的功。简单地说，电源的电动势等于非静电性场强在闭合电路上的环流。2．楞次定理楞次定理是用来判定感应电流方向的定律，其判定方法为：当引起感应的磁通增加时，感应电流的方向与该磁通的方向相反（阻碍它的增加）；当引起感应的磁通减少时，感应电流的方向与该磁通的方向相同（阻碍它的减小）。本章小结3．法拉第电磁感应定律，，，，4．感应电流