【正文】 3. 位移電流與傳導(dǎo)電流的聯(lián)系與區(qū)別 相同點：激發(fā)磁場方面是等效的 不同點： （ 1）激發(fā)原因不同： 位移電流：變化電場 傳導(dǎo)電流：電荷運動 （ 2）位移電流在真空中無焦耳熱，在 介質(zhì)中有熱效應(yīng)，但不遵守焦耳 定律。 H麥克斯韋將上面的第二個式子進行了修正，使安培環(huán)路定理適用于非穩(wěn)恒的情況。 21世紀將是以磁能為代表的時代，如磁流體發(fā)電（變化的磁場 → 電場）、磁懸浮列車等。 電弧發(fā)生的高溫，可用來冶煉、熔化、焊接和切割熔點高的金屬，溫度可達 2022℃ 以上。在實際問題中，磁場的變化往往是由于電流的變化引起的，所以找出感應(yīng)電動勢與電流變化的直接關(guān)系具有非常重要的實際意義。 83 感生電動勢 感生電場 1. 導(dǎo)體回路不動，由于磁場變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫 感生電動勢 ： 由法拉第電磁感應(yīng)定律： ti dd?? ?? ?? ???S SBt ddd ? StBS ??d????? ??2. 產(chǎn)生感生電動勢的非靜電力？ 問題 ： 非靜電力是不是洛侖茲力？ 分析： 導(dǎo)線不運動 ,0?v0 ??? Bqf ??? v——不是洛侖茲力 只可能是一種新型的電場力！ 1861年麥克斯韋假設(shè) : 變化的磁場在周圍空間將激發(fā)電場 ——感生電場（ 渦旋電場 ） 。 ? ?bi a v B d l? ? ? ??動生電動勢： 電磁感應(yīng) 2022/2/10 二、動生電動勢的計算 1. 定義求解： ? ??? bai lB ??? d)(v?特例：如上圖 vB?bai BB d l Lv v? ???Lv：為 ab在單位時間內(nèi)掃過的面積。旁邊有一個邊長分別為 l1和 l2的矩形線圈 abcd與長直電流共面， ab邊距長直電流 r。俄國物理學家和地球物理學家， 1845年倡導(dǎo)組織了俄國地球物理學會。 電磁感應(yīng) 2022/2/10 全磁通（磁通鏈）： q 式中 ??? Sm d SBΦ ?? )(m tΦ?式中“ ”的物理意義： L L回路繞行方向 所圍曲面的正法向 （正右手螺旋） d S n 0＞d mΦ時， 0＜i?電動勢的方向與 L的方向相反； 0＜d mΦ時， 0＞i?電動勢的方向與 L的方向相同。 v a b c d B 結(jié)論： 當穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，閉合回路中就會出現(xiàn)電流。 但電場和磁場的源 ——電荷和電流卻是相互關(guān)聯(lián)的，所以電場和磁場之間必然存在某種聯(lián)系。 感應(yīng)電動勢 (induction emf)： 相應(yīng)的電動勢稱為感應(yīng)電動勢。 式中 ? ?? Sm d SBΦ ?? )(m tΦ?式中“ ”的物理意義： L L回路繞行方向 所圍曲面的正法向 （正右手螺旋） d S n 0＞d mΦ時， 0＜i?電動勢的方向與 L的方向相反； 0＜d mΦ時， 0＞i?電動勢的方向與 L的方向相同。 （ 3）在圖上畫出 iB?的方向， 由右手 螺旋法則即可確定感應(yīng)電動勢或感應(yīng)電流的方向。 BEx: 0m??00m id dt ?? ? ? ?若感應(yīng)電動勢方向與回路方向相反。 ? 導(dǎo)線切割磁感線時才產(chǎn)生動生電 動勢。 輔 P159 10： 如圖，金屬棒以 w角速度繞 O點勻角速轉(zhuǎn)動，求金屬棒在位置①和②處的動生電動勢。 電磁感應(yīng) 2022/2/10 五、渦電流 (eddy current) 當大塊導(dǎo)體放在變化的磁場中，在導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于這種電流在導(dǎo)體內(nèi)自成閉合回路，故稱為渦電流。 電磁感應(yīng) 2022/2/10 二、自感現(xiàn)象的防止和應(yīng)用 1. 電器設(shè)備中，常利用線圈的自感起穩(wěn)定電流的作用。 (1) 求此螺繞環(huán)的自感系數(shù)； (2) 如果在螺繞環(huán)內(nèi)通以交變電流 ，求感應(yīng)電動勢。 H電磁感應(yīng) 2022/2/10 R L I I 而一個包含有電容的電路的情況呢？ L I I + + + + + + S S 180。 討論： 位移電流假設(shè)的實質(zhì)： 變化的電場可以激發(fā)磁場。 167。 I I q + 0 + + + + + + + + + D q 0 作一高斯面 S S S 2 S 1 由高斯定理： 0D S D d S q? ? ? ??根據(jù)電流強度的定義得： dtdqI 0?dtd D?? ? ??2SSdDdtd ??? ???? 2S SdtD ??傳導(dǎo)電流 電通量的時間 變化率 看作為一種電流， 那么電路就連續(xù)了。 考察在開關(guān)合上后的一段時間內(nèi)， 電路中的電流 i由 0滋長到 I的過程： LdiLdt? ??dt時間內(nèi)電源電動勢反抗自感電動勢作功為： LdA idt L idi?? ? ?根據(jù)功能原理，外力作功等于線圈中磁場能量的增量 Wm： 0LmmW d W d A Lid i? ? ?? ? ?L不變時，通電線圈的磁場能量為 212mW LI?只要存在磁場，就有磁能！ 電磁感應(yīng) 2022/2/10 二、磁場能量 ：定域在場中 以通電長直螺線管為例： 2VnL ??nBI?? 代入， ?? )(21 2VnW m ? 2)( nB? VB ?? ?2 2磁場占據(jù)的空間體積 推廣到一般情況： 設(shè)長直螺線管通電流為 I，管內(nèi)充滿磁導(dǎo)率為 的均勻磁介質(zhì)，單位長度的線圈匝數(shù)為 n，長直螺線管內(nèi)磁場均勻。 12?2I三、互感現(xiàn)象 1. 互感現(xiàn)象： 一個載流回路中電流的變化引起鄰近另一回路中產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象稱為 互感現(xiàn)象 (mutualinductance)， 所產(chǎn)生的電動勢稱為互感電動勢 (mutual Emf) 。 開關(guān)斷開時， A燈比 B燈滅的慢。 感生電流的產(chǎn)生就是這一電場作用于導(dǎo)體中的自由電荷的結(jié)果。 討論 ： ? 動生電動勢存在于運動導(dǎo)體上；不動的導(dǎo)體不產(chǎn)生電動勢，是提供電流運行的通路。 82 動生電動勢 m S B d S? ? ??變化 動生電動勢： 由于導(dǎo)線和磁場作相對 運動所產(chǎn)生的電動勢。 從而，法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用時，不計負號，只計算大小，方向由楞次定律判斷。 若回路由 N匝線圈串聯(lián)而成 m1 m2m1m or N ΦΦΦΦΨNi ii????????N： 磁通鏈數(shù) 。 感應(yīng)電流 (induction current)： 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電流。 物理學典型方法： 實驗 理論 實驗 法拉第 ? 麥克斯韋 ? 赫茲 藍圖 (基礎(chǔ) ) 建設(shè)大廈 使大廈住滿人 電磁感應(yīng) 2022/2/10 167。 無論是發(fā)生相對運動還是電流變化，本質(zhì)上都是使穿過回路的磁通量發(fā)生變化！ 實驗三： 將閉合回路 (abcd)置于恒定磁 場中，當導(dǎo)體棒在導(dǎo)體軌道上滑行時， 回路內(nèi)出現(xiàn)了電流。 電磁感應(yīng) 2022/2/10 當穿過回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與穿過回路的磁通量對時間變化率的負值成正比。 1836年至1865年任圣彼得堡大學教授，兼任海軍和師范等院校物理學教授。與 t無關(guān)。它克服靜電力作功，將正電荷由負極（ a）通過電源內(nèi)部搬運到正極（ b）。 ? ? ? ? ? ? ? l? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a b v 解： ? ??? bai lB ??? d)(v??? l lB0 dvBl? v方向： b?a R （ 1） ? ?0 . 5 0 . 5 4 1 V? ? ? ?（ 2） ? ?2 1 50 .2iPWR?? ? ?（ 3） iF BI l B lR???? ?10 .5 0 .5 1 .2 50 .2 N? ? ? ?電磁感應(yīng) 2022/2/10 書 P349 82： 如圖所示，銅棒 AB長為 L，處在方向垂直紙面向內(nèi) 的勻強磁場 中，沿逆時針方向繞 O軸作勻速轉(zhuǎn)動，角速度為 w，求 AB兩點的電勢差。 I I a b l w 解：穿過矩形線圈的磁通量為 12m m m? ? ? ? ?001 ln22am aI I l aldxxa? ?? ???? ?? ? ??x 1 2 x 002 ln22bm bI I l bldxxb? ?? ???? ?? ? ??線圈中的感生電動勢為：