直線加速器電子感應加速器詳細分析(存儲版)
【正文】 d由法拉第定律 : 考慮由磁感強度 B 變化引起的感應電動勢 (感生電動勢 ) 麥克斯韋假設(shè)：變化的磁場在其周圍空間激發(fā)了一種電場，叫做感生電場（渦旋電場） . 變化的磁場 B(t) 在閉合導線回路中產(chǎn)生感應電流 必定存在感應電動勢 引入電場 (感生電場 ) 1. 感生電場 (又叫渦旋電場 Er ) (電動勢的定義 :?i= ∮ Er 211d ddtttRt F=242。 (3)感生電場不是保守場 ,不能引入勢的概念 。d2dbarB dl c ost q= 242。 結(jié)論 :自感或互感只與電路本身有關(guān) ,與所設(shè)電流無關(guān) . 31 例 3 兩同軸長直密繞螺線管的互感 有兩個長度均為 l， 半徑分別為 r1和 r2 ( 且 r1＜ r2 ), 匝數(shù)分別為 N1和 N2的同軸密繞螺線管 . 試計算它們的互感 . 解 : 設(shè)電流 I1通過半徑為 r1的螺線管 0 1 1nI??兩螺線管間 B = 0 . 11 0 1NBIl??N1 N2 r2 r1 l 此螺線管內(nèi)的磁感強度為 : 考慮螺線管是密繞的 , 于是 ,穿過半徑為 r2的螺線管的磁通匝數(shù)為 : ?? 212N? )( 2112 rBN ?? )( 2112 rlBn ?? 110212 )( Inrln ???32 )( 21210 rlnn ???可得互感 In 220??可得互感為 I2產(chǎn)生的磁感強度 結(jié)論 : M12 = M21 = M , M并有確定的值 . 例 INM121221??INB l 2202 ??若設(shè)電流 I2通過關(guān)系為 r2的線圈 ,可計算互感 M12 而此時穿過半徑為 r1的螺線管內(nèi)的磁通匝數(shù)為 : 121?? N? )( 2121 rBN ?? )( 2121 rBln ??220211 )( Inrln ???)( 21210 rlnn ??? INM212112??33 例 討論 :兩線圈的自感與互感的關(guān)系 ? 由例 1知 對有 N1 匝的線圈 : VnL 2101 ??VnL 2??)( 21210 rln ???對有 N2 匝的線圈 : VnL 2202 ?? )( 22220 rln ???而兩線圈的互感為 : )( 21210 rlnnM ???比較得 : 21 LLkM ? 其中 0≤k ≤1 由上面知 , 若 r1 = r2 , 則 k = 1. 稱為 兩線圈完全耦合 . k 為耦合系數(shù) . N1 N2 r2 r1 l 34 + ? K R L 磁場的能量 已知對電容充電過程所作的功等于電容的儲能 CQCUQUWe22212121 ???電容的能量實際上是儲存在兩極板之間的電場中的 . 221 Ewe ??I + ?L 引入電場能量密度 用自感電路來研究磁場能量的建立 . 考慮電流增長過程 : 當開關(guān) K閉合時 , 在 L有電動勢 tILdd???L RItIL ?? dd? 由歐姆定律 自感的儲能 35 結(jié)論 : 對自感為 L的線圈 ,儲能為 : 221 LI為電源在 0到 t 這段時間內(nèi)提供給電路的能量 . ?t tRI0 2d為導體消耗的能量 (釋放的焦耳熱 ) 則為電源反抗自感電動勢而做的功 tRILI t d21 0 22 ??? tRIILII td0 0 2? ???若 t = 0時 , I = 0。 既浪費能源 ，又容易 損壞設(shè)備 . 金屬板在磁場中運動時產(chǎn)生渦流 ,而渦流同時又受到磁場的 安培力的作用 ,阻礙相對運動 . 如電磁儀表中指針的定位 ,電度表中的制動鋁盤 . (2) 電磁阻尼 3. 渦流的負面效應 對于高頻器件，如收音機中的磁性天線、中頻變壓器等，采用半導體磁性材料做磁心 . 所以 ,常常采用彼此絕緣的硅鋼片疊合成鐵心 . 23 自感應和互感應 無論以什么方式只要使閉合回路的磁通量 ?發(fā)生變化 ,此閉合回路內(nèi)就一定會有 感應電動勢 出現(xiàn) . 由回路自身電流 I 的變化引起磁通量的變化 , 從而在自身回路中產(chǎn)生的感應電動勢叫自感電動勢 ?L 2 I2 I1 1 由回路 2中的電流 I2 的變化 , 而在回路 1引起的感應電動勢叫互感電動勢，用 ?12表示 . 24 當回路有 N匝線圈時 ,引入 磁通鏈數(shù) :Ψ = NΦ = LI 實驗表明 : L為自感系數(shù) , 簡稱自感 自感應 I 1. 自感系數(shù) 設(shè)回路中的電流為 I , 則通過回路的磁通為 ? ? ∝ I 引入比例系數(shù) L 則 ? = LI L與回路的形狀 ,大小以及周圍介質(zhì)的磁導率有關(guān) . 從上式可見 : 自感在數(shù)值上等于回路中的電流為 1個單位時 , 穿過此
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