[理學(xué)]電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)(編輯修改稿)
2024-11-15 00:48 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 到感生電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)的理由，即不能確認(rèn)與感生電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)的非靜電力是一種什么力。顯然，這種力是由于 B的變化 (?B/?t≠0)引起的，即 時(shí)變磁場(chǎng)對(duì)靜止電荷有作用力 。 空間中既有電荷又有時(shí)變磁場(chǎng)時(shí)，則空間中既存在庫(kù)侖電場(chǎng)又存在感生電場(chǎng)。 ? ?86 ??? EEE ??? 庫(kù) 感 通常 E、 E庫(kù) 及 E感 都是隨時(shí)間而變。 2 感生電場(chǎng)的性質(zhì) ? ?6 1 4l dE d l dt?? ? ? ?? 感感生電場(chǎng)不是保守場(chǎng)，而是有旋場(chǎng)。 感生電場(chǎng) ?? ??? S SdB ???lSdE d l B d Sdt? ? ? ?? ??感 只要存在變化的磁場(chǎng)，就一定會(huì)有感生電場(chǎng)。而且 ?B/?t與 E感 在方向上應(yīng)遵從右手螺旋關(guān)系。 i ldE d ldt??? ? ? ??感 感生電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力稱感生電場(chǎng)力，它是一種非靜電力。作用于單位正電荷的感生電場(chǎng)力的功就是感生電動(dòng)勢(shì)。于是沿任意閉合回路的感生電動(dòng)勢(shì)為 感生電場(chǎng)與庫(kù)侖電場(chǎng)有相同之處，也有不同之處。相同處：對(duì)位于場(chǎng)中的電荷都有力的作用。不同之處：庫(kù)侖電場(chǎng)是由電荷按庫(kù)侖定律激發(fā)的電場(chǎng)，感生電場(chǎng)則是由變化的磁場(chǎng)所激發(fā)的電場(chǎng)。庫(kù)侖電場(chǎng)的電場(chǎng)線是始于正電荷、終于負(fù)電荷的，而感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線則是閉合的。 庫(kù)侖電場(chǎng)是保守場(chǎng)、發(fā)散場(chǎng) 0?qSdES ??????庫(kù) 內(nèi) ? ??l ldE 0?? 庫(kù) ? ?6 15LS BE dl dSt?? ? ? ? ??? ??感庫(kù)侖電場(chǎng) ? ?6 1 60S E d S? ???? 感167。 123 渦電流 大塊導(dǎo)體與磁場(chǎng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或處在變化的磁場(chǎng)中時(shí)，在這塊導(dǎo)體中也會(huì)激起感應(yīng)電流。這種在大塊導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)的感應(yīng)電流，叫做 渦電流 ，簡(jiǎn)稱 渦流 。 渦流的效應(yīng)：熱效應(yīng)和磁效應(yīng) 熱效應(yīng) 的利用：渦電流加熱。例冶煉合金時(shí)常用的工頻感應(yīng) 、用渦電流加熱金屬電極。 h R B(t) 金屬塊 接高頻發(fā)生器 熱效應(yīng) 的危害：渦流損耗。例如變壓器、電機(jī)中的鐵心由于處存交流電流的磁場(chǎng)中鐵心內(nèi)部要出現(xiàn)渦流，使鐵心發(fā)熱，一方面使電能損耗，一方面引起導(dǎo)線間的絕緣性能下降。溫度過高時(shí)，絕緣材料甚至被燒壞，使這類電氣設(shè)備損壞，造成事故。減少渦電流的措施是：整個(gè)鐵心用電阻率較高且彼此絕緣的硅鋼片疊合而成。 交流電流 磁效應(yīng) 的應(yīng)用 ─ 電磁阻尼 Ｎ Ｓ 阻尼擺 電磁儀表、電度表中的制動(dòng)常利用電磁阻尼效應(yīng) 阻力 擺動(dòng) 前 后 B 167。 123 自感和互感 電流 I流過線圈時(shí)，其磁場(chǎng)給線圈自身提供磁通。如果這電流隨時(shí)間而變，磁通就隨時(shí)間而變，線圈便出現(xiàn)感生電動(dòng)勢(shì)。這種由自身電流變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做 自感現(xiàn)象 ，自感現(xiàn)象中的感生電動(dòng)勢(shì)稱為 自感電動(dòng)勢(shì) ， 用符號(hào) ε L表示 。 Φ I 自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)演示 S R L B1 B2 電流增大時(shí) S L B 電流減小時(shí) 自感現(xiàn)象 自感電動(dòng)勢(shì) 自感 I Φ 穿過每匝線圈的磁通 回路由Ｎ匝線圈構(gòu)成 式中 L為比例系數(shù)，叫做 自感 。實(shí)驗(yàn)表明，自感 L與 回路的匝數(shù)、形狀、大小以及周圍介質(zhì)的磁導(dǎo)率 有關(guān)。 自感電動(dòng)勢(shì) 在回路的匝數(shù)、形狀、大小和周圍的磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率都不隨時(shí)間變化時(shí)，則 L是常數(shù)，則 0?dtdL dtdILL ??? ?自感的單位是亨利，其符號(hào)是 H。 。常用單位還有 mH， μ H。 111 ??? AWbH自感現(xiàn)象的應(yīng)用：無線電技術(shù)及電工中常用的扼流圈，日光燈上用的鎮(zhèn)流器等。 自感現(xiàn)象的危害：一些含有線圈的電路在突然斷電時(shí)，由于自感，在開關(guān)處會(huì)產(chǎn)生電弧。 自感 L的意義：某回路的自感，在數(shù)值上等于回路中的電流隨時(shí)間的變化率為一個(gè)單位時(shí)，在回路中所引起的自感電動(dòng)勢(shì)的絕對(duì)值。 I?? 自 ??? N自 自 實(shí)驗(yàn)表明： LIN ????自 自 ?????? ?????? dtdLIdtdILdtdL?自 每匝磁通 自感磁鏈 (磁通匝鏈數(shù) ) 例 求一長(zhǎng)密繞直螺線管的自感。管長(zhǎng)為 l，橫截面積為Ｓ，管中的介質(zhì)磁導(dǎo)率為 μ 。 解 設(shè)螺線管中電流為 I，則管內(nèi)磁場(chǎng)近似為 IlNnIB ?? ??通過每匝線圈的磁通量為 ISlNBS ????穿過螺線管的磁通匝數(shù)為 ISlNN2?????與式 (633)比較有 VnlSlNSlNL 2222??? ??? 兩個(gè)同軸圓筒形導(dǎo)體，其半徑分別是 R1和 R2，沿軸向各通有電流I，但流向相反，設(shè)兩圓筒間充滿磁導(dǎo)率為 μ 的均勻磁介質(zhì)。求其自感。 解 在筒足夠長(zhǎng)時(shí)，兩筒之間 rIB??2?I I l R1 R2 B S 通過圖中面積 S的磁通量為 12ln2221 RRIlld rrIRR ???? ??? ?由自感定義得 12ln2 RRlIL ?????平行導(dǎo)線間單位長(zhǎng)度自感 I I 單位長(zhǎng)度 aIB ?? 20?RdL ln0??? 互感現(xiàn)象及互感 互感耦合：兩個(gè)載流線圈能相互提供磁通量。 1222221111 , ??????????1 2 I1 I2 Φ 21 Φ 12 Φ11 Φ 22 I1 I2 Φ 1 Φ 2 1 2 I1 I2 Φ 1 Φ 2 1 2 兩個(gè)相鄰的載流閉合線圈 1和 2，線圈 1的電流 I1的磁場(chǎng)對(duì)線圈 1及
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