【正文】 iddtl b a d Ib a d t?? ????????????????0 l n l n2mIl abab? ???????? ? ? ?????電磁感應(yīng) 2022/2/10 四、電子感應(yīng)加速器 原理： 在電磁鐵的兩極之間安置一個(gè)環(huán)形真空室 ，當(dāng)用交變電流勵(lì)磁電磁鐵時(shí) ， 在環(huán)形室內(nèi)除了有磁場外 ，還會(huì)感生出很強(qiáng)的 、同心環(huán)狀的渦旋電場 。 實(shí)驗(yàn)?zāi)M 電子感應(yīng)加速器 (induction electron accelerator)是利用渦旋電場加速電子以獲得高能粒子的一種裝置 。 Ex：渦電流的熱效應(yīng) (heat effect) 電磁灶 電磁感應(yīng) 2022/2/10 167。在實(shí)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(dòng)勢與電流變化的直接關(guān)系具有非常重要的實(shí)際意義。 自感電動(dòng)勢 L?開關(guān)閉合時(shí)， A燈比 B燈亮的慢。 結(jié)論 ：電路中電流變化時(shí)，線圈中有明顯的自感現(xiàn)象發(fā)生。 電磁感應(yīng) 2022/2/10 自感電動(dòng)勢： 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律 t iL dd????tLId)(d?? )dddd(tLItIL ???如果回路自身性質(zhì)不隨時(shí)間變化，則： 2. 自感系數(shù) ,IB ?? BΨ ?又 IΨ ??(1) 定義： IΨ L?IΨL?自感系數(shù) : 單位： 亨利 (H) 361 1 0 1 0H m H H???自感系數(shù) L取決于回路線圈自身的性質(zhì) (回路大小、形狀、周圍介質(zhì)等 )，與電流無關(guān)。 描述線圈電磁慣性的大小的物理量。 IΨL?當(dāng)線圈中電流變化率為一個(gè)單位時(shí)，線圈中自感電動(dòng)勢的大小。 例如，日光燈的鎮(zhèn)流器就是一個(gè)帶 有鐵芯的自感線圈。 例如，日光燈的鎮(zhèn)流器就是一個(gè)帶 有鐵芯的自感線圈。 電弧發(fā)生的高溫，可用來冶煉、熔化、焊接和切割熔點(diǎn)高的金屬，溫度可達(dá) 2022℃ 以上。因此通常都用油開關(guān)，即把開關(guān)放在絕緣性能良好的油里，以防止發(fā)生電弧。 21? 1I2 1 當(dāng) I1變化時(shí)，穿過 L2的磁通量發(fā)生變化，在 L2中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，反之成立。 21? 1I2 1 當(dāng) I1變化時(shí)，穿過 L2的磁通量發(fā)生變化，在 L2中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，反之成立。 單位：亨利 (H) 理論和實(shí)驗(yàn)證明： 2. 互感電動(dòng)勢 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律： tdd 2121???? )dddd(11 tMItIM ???tdd 1212???? )dddd(22 tMItIM ???若 M保持不變，則： tIMtIMdddd212121??????電磁感應(yīng) 2022/2/10 3. 互感系數(shù) M的物理意義 212121 IIM ?? ??當(dāng)一回路中通過單位電流時(shí)，引 起的通過另一回路的全磁通。 本質(zhì)：表征兩耦合回路 相互提供 磁通量的強(qiáng)弱。 a b l I 解 設(shè)長直導(dǎo)線中通有電流 i，它在距離直導(dǎo)線為 r處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 riB??20?穿過矩形線圈的磁通量為 00d2ln2abm SaiΦ B dS l rril aba?????? ? ? ?????則導(dǎo)線與矩形線圈的互感為 abaliΦM ??? ln2 0??所以，矩形線圈中通有電流 I = kt(k0)時(shí)，長直導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小為 0d lnd2lkI a bMta??????x 電磁感應(yīng) 2022/2/10 解 ：（ 1） 設(shè)螺繞環(huán)通有電流 I，由安培環(huán)路定理可知在螺繞環(huán)內(nèi)距離其中心為 r處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 rNIB??20?通過螺繞環(huán)截面的磁通量為 210S0 21d2ln2RRNIΦ b drrNI b RR????? ? ? ????BS1220 ln2 RRbNIN ΦIΨL?????故自感系數(shù)為 （ 2） 如果在螺繞環(huán)內(nèi)通以交變電流，自感電動(dòng)勢得 例輔 P146 86（同書 P352 819） :一矩形截面螺繞環(huán)（ ），由細(xì)導(dǎo)線均勻密繞而成，內(nèi)半徑為 R1，外半徑為 R2，高為 b，共 N匝，如圖所示。 1r? ?tIi ?c o s0?20 21200 21dddln2dsi nln2LiLtNb R iRtN bI t RR??? ? ??? ?????? ?????電磁感應(yīng) 2022/2/10 167。 21世紀(jì)將是以磁能為代表的時(shí)代，如磁流體發(fā)電（變化的磁場 → 電場）、磁懸浮列車等。 原因 燈泡能量來自何處？ 自感電動(dòng)勢產(chǎn)生的電流 說明：磁能存儲(chǔ)于自感線圈中。 ?212mW LI?1. 磁能密度：磁場單位體積內(nèi)的能量 VWw mm ? ?22B? BH21?2. 磁場能量 ?? V mm VwW d VBV r d2 02?? ?? VBHVd21??雖然從特例中導(dǎo)出，但適用于各類磁場。 87 位移電流和全電流定律 麥克斯韋提出 ：（ 1）渦旋電場（ 2）位移電流兩大基本假設(shè)，渦旋電流即感生電流，是由變化的磁場產(chǎn)生的，下面我們將討論“位移電流”的假設(shè)，即變化的電場產(chǎn)生磁場的理論。 ? ：傳導(dǎo)電流密度 問題：在電流非穩(wěn)恒狀態(tài)下安培環(huán)路定 律是否正確？ 首先我們來分析：電流的連續(xù)性問題。 而一個(gè)包含有電容的電路的情況呢？ L I I + + + + + + S S 180。 矛 盾 結(jié)論 ：在非恒定電流的磁場中， 的環(huán)流與以閉合回路 L為邊界曲面有關(guān)。 考慮一個(gè)包含有電容的電路，如圖： 作閉合回路 L， 應(yīng)用安培環(huán)路定律 ? ??L ldH ?? ｛ I 對于 S 0 對于 S39。 H麥克斯韋將上面的第二個(gè)式子進(jìn)行了修正，使安培環(huán)路定理適用于非穩(wěn)恒的情況。 電磁感應(yīng) 2022/2/10 麥克斯韋將上面的第二個(gè)式子進(jìn)行了修正，使安培環(huán)路定理適用于非穩(wěn)恒的情況。 DdSd DI d Sd t t? ?? ? ???變化的電場從產(chǎn)生磁場的角度可以看作一種電流。 通過電場中某一截面的位移電流等 于通過該截面的電位移通量的時(shí)間變化率。 位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和 傳導(dǎo)電流完全相同。 電磁感應(yīng) 2022/2/10 t D ? ? H 二、全電流定律 1. 全電流 = 傳導(dǎo)電流 (I0)+位移電流 (Id) （推廣的安培環(huán)路定理） dL IIlH ???? 0d??StDS SS ????dd ?????? ???DdSd DI d Sd t t? ?? ? ???變化的電場從產(chǎn)生磁場的角度可以看作一種電流。 通過電場中某一截面的位移電流等 于通過該截面的電位移通量的時(shí)間變化率。 位移電流在產(chǎn)生磁場這一點(diǎn)上和 傳導(dǎo)電流完全相同。 3. 位移電流與傳導(dǎo)電流的聯(lián)系與區(qū)別 相同點(diǎn)：激發(fā)磁場方面是等效的 不同點(diǎn)： （ 1）激發(fā)原因不同： 位移電流：變化電場 傳導(dǎo)電流：電荷運(yùn)動(dòng) （ 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。 （ 3）電介質(zhì)中主要是位移電流，導(dǎo)體 中主要是傳導(dǎo)電流。 88 麥克斯韋方程組 靜電場、恒定電場、恒定磁場以及變化的電磁場，麥克斯韋從理論上概括總結(jié)推廣了這些規(guī)律，提出表述電磁場普遍規(guī)律的四個(gè)方程。 88 麥克斯韋方程組 靜電場、恒定電場、恒定磁場以及變化的電磁場，麥克斯韋從理論上概括總結(jié)推廣了這些規(guī)律，提出表述電磁場普遍規(guī)律的四個(gè)方程。 3. 預(yù)言了光的電磁本性 二、麥克斯韋方程組的意義 是對電磁場宏觀規(guī)律的全面總結(jié) 從法拉第“場”的概念建立電磁 場的數(shù)學(xué)形式 高斯定理方程描述了電磁場性質(zhì) 環(huán)路定律方程揭示了電場與磁場 的關(guān)系 電場和磁場統(tǒng)一為電磁場理論 2. 方程預(yù)言了電磁波的存在 自由空間中 0 , 0 ?? ?? ????? D?0??? B?tBE?????? ??tDH?????? ??? ?0??? D?0??? B?tBE?????? ??tDH????? ?