1、會計學1磁場變化產生感應電流定律磁場變化產生感應電流定律(dngl)法拉第法拉第指出指出第一頁，共21頁。.1 法拉第電磁感應法拉第電磁感應(dinc-gnyng)定律定律一一.電磁感應電磁感應(dinc-gnyng)定律定律1.現象現象(xinxing)Bvi 切割磁力線運動，產生感應電流。切割磁力線運動，產生感應電流。第1頁/共21頁第二頁，共21頁。磁場變化磁場變化(binhu)，產生感應電流。，產生感應電流。第2頁/共21頁第三頁，共21頁。2.定律定律(dngl) 法拉第指出：不論什么原因使通過回路法拉第指出：不論什么原因使通過回路(hul)的磁通量發生變化，回路的磁通量發生變化，回

2、路(hul)中均有感應電動勢產生，其大小與通過此回路中均有感應電動勢產生，其大小與通過此回路(hul)磁通的變化律成正比。磁通的變化律成正比。t dd單匝線圈(xinqun)tNdd多匝線圈，相同 方向：方向：規定方向：與B成右手螺旋。d0 0d 0 0與愣次定律比較。與愣次定律比較。第3頁/共21頁第四頁，共21頁。2 動生電動勢動生電動勢 動生電動勢動生電動勢=E非非dl非靜電力是什么非靜電力是什么(shn me)？非EBF vq-vl lB Bd)(上例上例為多少為多少(dusho)？Blv第4頁/共21頁第五頁，共21頁。BS線圈線圈(xinqun)的動生電動勢的動生電動勢n = B

3、S cosdtdNBSdtdNsin若線圈若線圈(xinqun)(xinqun)為勻速轉動：為勻速轉動： ，且，且 t = 0 = 0 t = 0 = 0 則則：ttNBSsinsin0感應感應(gnyng)(gnyng)電動勢的極大值電動勢的極大值 0 0若引出兩根導線，見圖：若引出兩根導線，見圖：則是發電機的轉子。則是發電機的轉子。ti電壓、電流曲線。相位差？電壓、電流曲線。相位差？第5頁/共21頁第六頁，共21頁。3. 感生感生(n shn)電動勢電動勢B變化變化(binhu)電動勢電動勢分析分析(fnx)F非：麥克斯韋提出：非：麥克斯韋提出：t dBdE渦渦旋電場：渦旋電場：對處在其中

4、的電荷有力作用，電力線閉合，非保守場。對處在其中的電荷有力作用，電力線閉合，非保守場。lEd渦tddstSdddB B第6頁/共21頁第七頁，共21頁。dll d)(B BvrrIlBd2d0vvxLxIln20v負號的意義？取單位取單位(dnwi)正電荷，位移正電荷，位移dl則有：則有：第7頁/共21頁第八頁，共21頁。解：在線圈(xinqun)上取面元ds，如圖：drds則：dS = bdr d = B dS =Bbdr axxaxxrbrIrBbd2d0 xaxbIln20tIxaxbtcosln2dd00第8頁/共21頁第九頁，共21頁。二二. .渦電流渦電流(dinli)(dinli

5、)塊狀金屬處在交變磁場中或在磁場中運動時，在其體內會有感應電流產生塊狀金屬處在交變磁場中或在磁場中運動時，在其體內會有感應電流產生(chnshng)，這種電流在金屬體內自成回路，稱為渦電流，其強度一般很大。，這種電流在金屬體內自成回路，稱為渦電流，其強度一般很大。高頻感應冶金爐：利用渦電流高頻感應冶金爐：利用渦電流(dinli)的焦耳熱進行冶煉。的焦耳熱進行冶煉。變壓器的鐵芯為何做成片狀？變壓器的鐵芯為何做成片狀？3. 3. 自感與互感自感與互感一一. .自感現象自感現象 回路電流變化而在回路自身激起感應電動勢的現象。回路電流變化而在回路自身激起感應電動勢的現象。設回路電流為設回路電流為 I，

6、則有：，則有：B I I = L I第9頁/共21頁第十頁，共21頁。L自感系數，取決于回路形狀自感系數，取決于回路形狀(xngzhun)、周圍介質。、周圍介質。)dddd(d)(ddtLItILtLItd若回路若回路(hul)、介質不變：、介質不變：tILdd “ “”的意義的意義(yy) ? L (yy) ? L 電磁慣性的量度電磁慣性的量度例例 計算長直螺線管的計算長直螺線管的 L。設管長為。設管長為l,半徑為半徑為R，總匝數為，總匝數為N, , 充滿充滿的磁介質。的磁介質。B = n IN= N B S = N n I S = L IVnlNRlSNINL2222單位？單位？（H、mH

7、）第10頁/共21頁第十一頁，共21頁。I1I2二二. .互感互感(hgn)(hgn)1. 1.現象現象(xinxing)(xinxing)2. 2.互感電動勢互感電動勢 （設回路形狀（設回路形狀(xngzhun)(xngzhun)、位置、介質不變。）、位置、介質不變。）21= M21I1線圈線圈1 1在線圈在線圈2 2的磁通的磁通線圈線圈2 2在線圈在線圈1 1的磁通的磁通12= M12I2MM1212與與MM2121僅與回路形狀、位置、介質有關。僅與回路形狀、位置、介質有關。且：且：M12 = M21tIMtdddd12121tIMtdddd212122112第11頁/共21頁第十二頁，共

8、21頁。6 6 磁場磁場(cchng)(cchng)能量能量電磁電磁(dinc)轉換：轉換：IRtILdd兩邊兩邊(lingbin)乘以乘以 I dt，再積分，再積分RdtILIdIIdt2 設 t = 0 時，I = 0 ; t = t0 時 ，I = I0I則有：則有：tttRILItI02200d21d線圈儲存的磁能線圈儲存的磁能閉合開關閉合開關第12頁/共21頁第十三頁，共21頁。2.磁能磁能(cnng)密度密度以螺線管為例：以螺線管為例：222)(2121nBVnLIWm22212HBm2.磁場磁場(cchng)能量能量VmmVWd對任意對任意(rny)磁場磁場第13頁/共21頁第十

9、四頁，共21頁。第第 十一十一 章章第14頁/共21頁第十五頁，共21頁。1 位移電流與磁場位移電流與磁場(cchng)的環路的環路定理定理一一.位移電流位移電流 如圖，電容器充電：傳導電流如圖，電容器充電：傳導電流(chun do din li)在極板處中斷，但磁場仍存在。在極板處中斷，但磁場仍存在。IB電容器內的電容器內的B由何產生由何產生(chnshng)？分析：電容器極板上分析：電容器極板上， i = dq/dt = s d/dt 而而 E = /0 則：則： d= 0dEttEsieddd00d第15頁/共21頁第十六頁，共21頁。ted0d實質實質(shzh)是電通量的變化率。是電

10、通量的變化率。由此可見：由此可見： B變化變化(binhu)E E變化變化(binhu)B二二.安培環路安培環路(hun l)定理定理tIDdddl lH電位移通量的變化率，稱為位移電流，磁效應與傳導電流等效。電位移通量的變化率，稱為位移電流，磁效應與傳導電流等效。第16頁/共21頁第十七頁，共21頁。2 麥克斯韋麥克斯韋(mi k s wi)方程組方程組 qsSD dtmddl dE E0dS SsBtIeddlH d 描述電磁場規律的方程組。預言了電磁波的存在。描述電磁場規律的方程組。預言了電磁波的存在。1886年由赫茲年由赫茲(hz)實驗證實。實驗證實。第17頁/共21頁第十八頁，共21頁。電磁波：變化的電磁場在空間電磁波：變化的電磁場在空間(kngjin)傳播。傳播。1.產生：產生：電磁振蕩電磁振蕩 見圖：見圖：電磁電磁(dinc)能量相互轉換，電路中產生周期性電流，電容器極板內產生交變電磁能量相互轉換，電路中產生周期性電流，電容器極板內產生交變電磁(dinc)場。場。3 電磁波電磁波 第18頁/共21頁第十九頁，共21頁。2. 2.發射發射(fsh)(fsh)將將C C打開，即可發射打開，即可發射(fsh)(fsh)。見圖：見圖：C、L小，則發射(fsh