【正文】 手 螺 旋 關(guān) 系 ejB??與B?ej?52 例 1：半徑為 R 的通有變化電流的長(zhǎng)直螺線管中，dB / dt ≠ 0，求螺線管內(nèi)外的 Ek。 － ? 45 113 感生電動(dòng)勢(shì) 感生電場(chǎng) 一、產(chǎn)生的原因 現(xiàn)象上：磁場(chǎng)隨時(shí)間變化 ，導(dǎo)體 不 運(yùn)動(dòng) ( 如構(gòu)成回路，所圍面積 S 不變 )。 29 繞向 B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a b a0 b0 o ?任意 t t0=0 在 t0 = 0 和任意 t 時(shí) 刻加 一段圓弧 bb0 構(gòu)成 ob0bo 回路 —繞向逆時(shí)針?lè)较?，在此繞向下 ???? 0?Be n ??∴ 桿在任意位置 ? = ? t 時(shí)：穿過(guò)回路的 ?m(t) ?? 2210c os)( obBBSSBtm ???????30 回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 02121 22 ??????? ???? obBdtdobBdtd mi= ? 說(shuō)明 ? i 與 繞向相反 是順時(shí)針 o→ b→ b0→ o方向 與前面結(jié)果比較有： “－ ”來(lái)自于繞向的選取 說(shuō)明 b 點(diǎn)電勢(shì)高！ 這個(gè)結(jié)果告訴我們： bobbobi ???? ??? 00而 000 ?? bbob ??iob ?? ??ob UU ??31 例 2：曲線 acb 以 v 在均勻磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng)求 ? acb=？ B a c b v dl Bv ???解：由 ? ???baac b ldBv???)(?雖然 Bv ??? 朝上，但 acb 上每一線元 dl 與它的方向 復(fù)雜，不好求，這時(shí)加一 ab直線 ， 構(gòu)成回路 acba 。 當(dāng) Em ff?? ?? 時(shí) 不構(gòu)成回路，也有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ! b a ?i 15 B Ii v?+ u?絕v?Bvqf ??? ??1Buqf ??? ??2F? B Ii 微觀上： 外力 克服洛侖茲力的分力 f2 做功輸入 機(jī)械能， 通過(guò)洛侖茲力的另一個(gè)分力 f1 轉(zhuǎn)化為 電能 。 楞次定律的物理意義： 能量守恒在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體表現(xiàn)！ 5 用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向 Iv?BN S IBv?N S N S B??N S B??6 法拉弟通量法則 dtdI mi??RIi 1? ∴ 反映電磁感應(yīng)現(xiàn)象 更本質(zhì) 的物理量是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。1 167。 二、法拉弟電磁感應(yīng)定律 單位：伏特 =韋伯 /秒 ( 1V = 1Wb / s ) 負(fù)號(hào) —表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是 反抗 磁通的 變化！ dtd mi?? ??7 國(guó)際單位制下： 如果線圈是單匝，法拉弟電磁感應(yīng)定律為： dtd mi?? ??如果線圈有 N 匝，通過(guò)每匝的磁通量都是 φm ，則 mN ?? ?dtddtNddtdN mmi???? ?????? )(——磁通鏈 8 如果線圈有 N 匝，通過(guò)第 i 匝的磁通量 是 φmi，則 dtddtddtddtddtdimimNmmi???????????????? )()(21???imi??——全磁通 9 dtdRI i ?1?? ? t = t2－ t1時(shí)間內(nèi)流過(guò)線圈任一導(dǎo)線橫截面的感應(yīng)電量： 12111 212121???? ???????? ???RdRdtdtdRdtIqttttii 即流過(guò)線圈的 感應(yīng)電量 僅與 磁通鏈變化 的絕對(duì)值成正比 ，與其變化率無(wú)關(guān)。 b a v?外F?安F?iiIvFvF ??????????安外宏觀上： 外力克服安培力做功 把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎徒苟鸁? 二、產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系 vfufvf ?????? ?????? 21外16 發(fā)電機(jī)的工作原理就是靠洛侖茲力將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 在逆時(shí)針繞向的情況下，由法拉弟定律有 32 0???dtd mi?? B v dl 穿過(guò)回路的 ?m在運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中不變。 電本質(zhì)上：變化的磁場(chǎng)在空間激發(fā)感生電場(chǎng) ( 渦旋電場(chǎng) ) —— 感生電場(chǎng)力 提供非靜電力 。 反向與同向與 BtBtBBtBtB ?????????????? ,0。 i 變， ψ 變，比值 ψ / i 不變 。 67 2. 互感電動(dòng)勢(shì) ?M 與互感系數(shù) M 線圈 1 中的 i1 在線圈 2 中產(chǎn)生的全磁通： 12121 iM??線圈 2 中的 i2 在線圈 1 中產(chǎn)生的全磁通： 21212 iM??M21 是 L1對(duì) L2的互感系數(shù) M12 是 L2對(duì) L1的互感系數(shù) 可證： MMM ?? 2112單位： 亨利 H 68 dtdiMdtiMddtd 11212121)( ?????? ??dtdiMdtiMddtd 22121212)( ?????? ?? ∴ 互感電動(dòng)勢(shì)與別的線圈中的電流變化快慢 di/dt 有關(guān)；與兩個(gè)線圈的結(jié)構(gòu)以及它們之間的相對(duì)位置和磁介質(zhì)的分布即互感系數(shù) M 有關(guān)。因?yàn)楣軆?nèi)全磁通要做 積分 ！ 74 ?? ???Sm SdBNN????irNBr ??? 20?dS=hdr 122ln2221RRihNhdrrNiNRR ?????? ?122122ln2ln2 DDhNRRhNiL????????h D2 D1 i 與細(xì)環(huán)的自感系數(shù)是不一樣的！ 75 例 2：將自感分別為 L1 和 L2，互感為 M 的兩個(gè)線圈 1 和 2 串聯(lián) ，如果兩線圈的 磁通互相加強(qiáng) ，如圖⑴ ，稱為 順接 ；如果 兩磁通相互削弱 見(jiàn)圖⑵ ，則稱為 反接 ，計(jì)算在兩種接法下兩線圈的等效總自感。 “－” — 對(duì)應(yīng)兩個(gè)回路 I1 和 I2 激發(fā)的磁通量相互 減弱。 空間某點(diǎn)的位移電流密度矢量： 89 ????? ????????????LkSSmi ldESdtBSdBdtddtd ????????????? ?????????LDSSDD ldHSdtDSdDdtddtdI ???????比較這兩式，非常對(duì)稱，它說(shuō)明 動(dòng)電生磁，動(dòng)磁生電。 95 ??????????SDeiLSdDdtddtdIldH????由： = 0 ?? ????SdSEdtd 0c os0ie o + + + + S L ⊙ P B?L rH ??2dtdErrEdtddSEdtdrHS20200 )()(2 ?????? ???? ??r R r R dtdERREdtddSEdtdrHS20200 )()(2 ?????? ???? ??96 r R 時(shí)，包含的位移電流 ID 只是 ? r2上的； r R 時(shí)，包含的位移電流 ID 是 ? R2上的。 106 3. E 和 H 位相相同 ，同位相變化，即同地同 時(shí)達(dá)到最大，同地同時(shí)減到最小。 108 四、電磁波譜 電磁波的波段 ( 下面指在真空中 ) 在一個(gè)很大的范圍內(nèi)： 無(wú)線電波 m34 10~10: ??紅外線 Am ?7600~10: 3??可見(jiàn)光 AA ?? 3 9 00~7 6 00:?紫外線 AA ?? 400~3900:?X 射線 m137 10~10: ???? 射線 mX1410 10~10:??射線波長(zhǎng)更短比?波長(zhǎng)長(zhǎng)的波，衍射現(xiàn)象嚴(yán)重 波長(zhǎng)短的波，穿透能力越強(qiáng) 109 五、電磁波的物質(zhì)性 me ?? 222121 BE?? ??HBED ???2121ED ??HB ??對(duì)各向同性的介質(zhì)： 2222222121)((21212121 EEEEHE ???????? ?????????222 BHE ???1. 電磁場(chǎng)的能量 —輻射能 ( 電磁波的能量密度 ) HE ?? ?110 2. 電磁波的能流密度 —坡印廷矢量 S 電磁波的傳播伴隨有電磁能量的流動(dòng) —這種以電磁波形式傳送能量的方式稱為 輻射， 所以電磁能量稱為輻射能。 11 7 麥克斯韋電磁場(chǎng)方程組和電磁波 真空中： ?? ???? ???ViiSdVqSdE 000011 ???????? ????????SmLSdtBdtdldE???? ?0????SSdB??? ??? ????????SeeeiLSdtEcjdtdcIldB?????)1(1 2020 ???001???c一、麥克斯韋電磁場(chǎng)方程組 98 介質(zhì)中： ?????? ???ViiSdVqSdD 00 ???0????SSdB????? ????????SmLSdtBdtdldE???? ?SdtDjdtdIldHSeDeiL????????????????? )(?