1、關于變化的磁場和變化的電場第一張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月電磁感應知識結構變化電場產生磁場變化磁場產生電場位移電流法拉第電磁感應定律按產生原因分類按激發方式分類第二張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月電流的磁效應磁的電效應電生磁10.1 電磁感應法拉第的實驗：磁鐵與線圈有相對運動，線圈中產生電流 一線圈電流變化，在附近其它線圈中產生電流電磁感應實驗的結論當穿過一個閉合導體回路所限定的面積的磁通量發生變化時，回路中就出現感應電流變變產生電磁感應一. 電磁感應現象？第三張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月二. 電動勢電源將單位正電荷從電源負極推向電源正極的過程中，非靜電力

2、所作的功定義 表征了電源非靜電力作功本領的大小反映電源將其它形式的能量轉化為電 能本領的大小電動勢的性質（1）電動勢與外電路及電路開、關無關（2）電動勢的方向從負極通過電源內部指向正極（3）電動勢是有正負的標量+-第四張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月對閉合電路非靜電場可以認為：電源在其內部建立了一個非靜電場非靜電場和靜電場一樣對電荷作用，但它僅存在在電源內部類比靜電場第五張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月三. 電磁感應定律（1）法拉第的實驗規律表達式感應電動勢的大小與通過導體回路的磁通量的變化率成正比負號表示電動勢的方向（2）電動勢的大?。?）確定電動勢的方向的方法I 規定繞

3、行方向 L，電動勢與該方向一致時為正，否則為負II 確定 的正負III 根據法拉第定律確定電動勢的方向第六張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月如 3 5LSNSN如 -3 -5LLSN如 5 3SN如 -3 -5L第七張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月(1) 若回路是 N 匝密繞線圈(2) 若閉合回路中電阻為R感應電荷討論磁鏈每匝線圈產生的磁通量不同時，磁鏈如何計算？思考:非導體回路磁通量變化,是否產生感應電動勢,是否產生感應電流？第八張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月閉合回路中的感應電流的方向總是企圖使感應電流產生的磁通量去補償（反抗）引起感應電流的磁通量的變化三. 楞

4、次定律1 感應電流的作用磁通量變化 感應電動勢 感應電流感應電流也產生磁場 磁通量 2 楞次定律3 楞次定律的作用楞次定律主要是用來確定感應電動勢的方向SN第九張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例勻強磁場中，導線可在導軌上滑動，當導線向右運動時解在 t 時刻回路中感應電動勢求若磁場變化回路磁通量增加電動勢逆時針方向第十張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月兩個同心圓環，已知 r1r2,大線圈中通有電流 I ,當小圓環繞直徑以 轉動時解大圓環在圓心處產生的磁場 通過小線圈的磁通量 例感應電動勢求小圓環中的感應電動勢第十一張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月在無限長直載流導線的磁

5、場中，有一運動的導體線框，導體線框與載流導線共面解通過面積元的磁通量 （方向順時針方向） 例求線框中的感應電動勢第十二張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月10.2 感應電動勢本節主要討論前兩種不同情況 相對于實驗室參照系，若磁場不變，而導體回路運動（切割磁場線） 動生電動勢相對于實驗室參照系，若導體回路靜止，磁場隨時間變化 感生電動勢磁通量變化產生感應電動勢可以分為三種情況磁場不變，回路變化磁場變化，回路不變磁場變化，回路變化磁通量變化 感應電動勢第十三張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月一. 動生電動勢單位時間內導線切割的磁場線數電子受洛倫茲力 非靜電力非靜電場+I-x第十四張，

6、PPT共六十三頁，創作于2022年6月 動生電動勢+- 動生電動勢的方向方向第十五張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月應用磁場中的運動導線成為電源，非靜電力是洛倫茲力討論(1) 注意矢量之間的關系注意兩個角度第十六張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月(2) 對于運動導線回路，電動勢存在于整個回路(法拉第電磁感應定律)第十七張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月(3) 感應電動勢的功率設電路中感應電流為I導線受安培力導線勻速運動電路中感應電動勢提供的電能是由外力做功所消耗的機械能轉換而來的(4) 感應電動勢做功，洛倫茲力不做功？洛倫茲力做功為零第十八張，PPT共六十三頁，創作于2

7、022年6月例在勻強磁場 B 中，長 R 的銅棒繞其一端 O 在垂直于B 的平面內轉動，角速度為 OR求 棒上的電動勢解方法一 (動生電動勢):dl方向O點電勢高！第十九張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月ORdl方法二(法拉第電磁感應定律):在 dt 時間內導體棒切割磁場線方向由楞次定律確定第二十張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例在半徑為R 的圓形截面區域內有勻強磁場 B ，一直導線垂直于磁場方向以速度 v 掃過磁場區求 當導線距區域中心軸垂直距離為 r 時的動生電動勢解方法一 ：動生電動勢第二十一張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月方法二 ：法拉第電磁感應定律在 dt

8、 時間內導體棒切割磁場線方向由楞次定律確定第二十二張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月二. 感生電動勢實驗證明：當磁場變化時，靜止導體中也出現感應電動勢麥克斯韋提出：無論有無導體或導體回路，變化的磁場都將在其周圍空間產生具有閉合電場線的電場，并稱此為感生電場或有旋電場1 渦旋電場（感生電場或有旋電場）渦旋電場的性質：（1）渦旋電場的電力線是閉合線，非保守力場（2）渦旋電場對電荷有力的作用（3）渦旋電場的存在不依賴導體第二十三張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月渦旋電場力充當電源中的非靜電力感生電動勢由法拉第定律2 感生電動勢q在變化磁場激發的渦旋電場中L當 q 沿 L 繞一周，渦旋

9、電場所作的功第二十四張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月感生電場與變化磁場之間的關系討論感生電場與靜電場的比較場源環流靜電荷變化的磁場通量靜電場為保守場感生電場為非保守場靜電場為有源場感生電場為無源場(閉合電場線)(1) 感生電場是無源有旋場(磁生電)第二十五張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月 (2) 感生電場與磁場的變化率成左螺旋關系空間存在變化磁場在空間存在感生電場(3) 既有動生、又有感生電動勢，則總感應電動勢為(導體不閉合)(導體閉合)第二十六張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月設一個半徑為R 的長直載流螺線管，內部磁場強度為，若為大于零的恒量。求管內外的感應電場。

10、(4) 軸對稱分布的變化磁場產生的感應電場感應電場方向為切向第二十七張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例一被限制在半徑為 R 的無限長圓柱內的均勻磁場 B ， B 均勻增加，B 的方向如圖所示。求 導體棒MN、CD的感生電動勢解方法一(用感生電場計算):方法二(用法拉第電磁感應定律):(補逆時針回路 OCDO)過中心直徑的電動勢為0！第二十八張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月由于變化磁場激起感生電場，則在導體內產生感應電流。交變電流高頻感應加熱原理這些感應電流的流線呈閉合的渦旋狀，故稱渦電流(渦流)交變電流減小電流截面，減少渦流損耗整塊鐵心彼此絕緣的薄片電磁阻尼三. 渦流第二十

11、九張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月10.3 自感 互感一. 自感現象 自感系數 自感電動勢線圈電流變化穿過自身磁通變化在線圈中產生感應電動勢自感電動勢遵從法拉第定律1. 自感現象即第三十張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月根據畢 薩定律穿過線圈自身總的磁通量與電流 I 成正比若自感系數是一不變的常量 自感具有使回路電流保持不變的性質 電磁慣性自感系數自感電動勢討論3. 自感電動勢如果回路周圍不存在鐵磁質，自感L是一個與電流I無關，僅由回路的匝數、幾何形狀和大小以及周圍介質的磁導率決定的物理量 2. 自感系數第三十一張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例設一載流回路由兩根平

12、行的長直導線組成求 這一對導線單位長度的自感L 解由題意，設電流回路 I取一段長為 h 的導線求自感系數的一般方法第三十二張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例同軸電纜由半徑分別為 R1 和R2 的兩個無限長同軸導體和柱面組成求 無限長同軸電纜單位長度上的自感解由安培環路定理可知第三十三張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月二. 互感線圈 1 中的電流變化引起線圈 2 的磁通變化線圈 2 中產生感應電動勢根據畢 薩定律穿過線圈 2的磁通量正比于線圈1 中電流 I M21是回路1對回路2的互感系數同理可得M1是回路對回路的互感系數第三十四張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月互感系

13、數不變的條件：回路周圍不存在鐵磁質且兩線圈結構、相對位置及其周圍介質分布不變 互感電動勢討論(1) 可以證明：(2) 互感系數由兩個線圈的幾何形狀、大小、匝數、相對位置、磁導率等條件決定(3) 互感系數與線圈中有無電流無關(4) 互感系數的單位 H互感系數不變第三十五張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例一無限長導線通有電流 現有一矩形線框與長直導線共面（如圖所示）求 互感系數和互感電動勢解穿過線框的磁通量互感系數互感電動勢求互感系數的一般方法第三十六張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例計算共軸的兩個長直螺線管之間的互感系數設兩個螺線管的半徑、長度、匝數為解設 設 第三十七張，P

14、PT共六十三頁，創作于2022年6月例在相距為 2a 的兩根無限長平行導線之間，有一半徑為 a的導體圓環與兩者相切并絕緣，2aa求 互感系數解設電流第三十八張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月線圈之間的連接 自感與互感的關系 線圈的順接 線圈順接的等效總自感 線圈的反接 第三十九張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月思考？ 耦合關系耦合系數K 1 有漏磁存在K = 1 無漏磁存在例如長直螺線管，如 1K 小于 1 反映有漏磁存在如K 等于1 反映無漏磁的情況第四十張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月實驗分析 結論：在原通有電流的線圈中存在能量 磁能 自感為 L 的線圈中通有電流

15、 I0 時所儲存的磁能為電流 I0 消失時自感電動勢所做的功10.4 磁場能量一. 磁能的來源第四十一張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月設在 dt 內通過燈泡的電量自感磁能電流 I0 消失過程中，自感電動勢所做的總功(自感磁能公式)第四十二張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月討論(1) 在通電過程中為電源做的功為自感電動勢反抗電流所作的功為電阻消耗的焦耳熱為電源的功轉化為磁場的能量其中(2) 與電容儲能比較自感線圈也是一個儲能元件，自感系數反映線圈儲能的本領第四十三張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月二. 磁能的分布以無限長直螺線管為例磁能磁場能量密度第四十四張，PPT共六

16、十三頁，創作于2022年6月上式不僅適用于無限長直螺線管中的均勻磁場,也適用于非均勻磁場,其一般是空間和時間的函數在有限區域內積分遍及磁場存在的空間磁場能量密度與電場能量密度公式比較說明第四十五張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月解根據安培環路定理,螺繞環內取體積元例一由 N 匝線圈繞成的螺繞環，通有電流 I ，其中充有均勻磁介質求 磁場能量Wm第四十六張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例計算低速運動的電子的磁場能量，設其半徑為 a解低速運動的電子在空間產生的磁感應強度為取體積元（球坐標）a整個空間的磁場能量第四十七張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月 計算磁場能量的一般方

17、法*4 互感磁能先閉合再閉合需要考慮互感的影響？第四十八張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月當回路 2 電流增加時，在回路 1 中產生互感電動勢若保 I1 不變,電源 1 提供的能量應等于互感電動勢所做的功將使電流總磁能注意兩載流線圈的總磁能與建立 I1， I2 的具體步驟無關減小(互感能量)第四十九張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月10.5 麥克斯韋電磁場理論簡介1 非穩恒電流中的問題對穩恒電流對S1面對S2面矛盾穩恒磁場的安培環路定理已不適用于非穩恒電流的電路變化磁場產生感生電場變化電場產生磁場？對非穩恒電流一. 問題的提出第五十張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月二.

18、 位移電流假設非穩恒電路中，在傳導電流中斷處必發生電荷分布的變化極板上電荷的時間變化率等于傳導電流電荷分布的變化必引起電場的變化(以平行板電容器為例)電位移通量位移電流(電場變化等效為一種電流)電位移通量的變化率等于傳導電流強度位移電流第五十一張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月一般情況位移電流位移電流與傳導電流連接起來恰好構成連續的閉合電流位移電流密度以均勻場為例矢量式普適第五十二張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月若傳導電流為零變化電場產生磁場的數學表達式麥克斯韋提出全電流的概念(全電流安培環路定理)在普遍情形下，全電流在空間永遠是連續不中斷的，并且構成閉合回路麥克斯韋將安培環

19、路定理推廣位移電流密度全電流4 全電流安培環路定理第五十三張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月三. 位移電流、傳導電流的比較1. 位移電流具有磁效應與傳導電流相同2. 位移電流與傳導電流不同之處(1) 產生機理不同(2) 存在條件不同位移電流可以存在于真空中、導體中、介質中3. 位移電流沒有熱效應，傳導電流產生焦耳熱第五十四張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例設平行板電容器極板為圓板，半徑為 R ，兩極板間距為d,用緩變電流 IC 對電容器充電解任一時刻極板間的電場 極板間任一點的位移電流密度由全電流安培環路定理求 P1 ,P2 點處的磁感應強度第五十五張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月例電荷 +q 以速度 v 向O點運動。在O點處作一半徑為 a 的圓，圓面與速度方向垂直求 通過該圓面的位移電流和圓周上各點處的磁感應強度？解在任一時刻，穿過圓面的電位移通量由幾何條件得第五十六張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月由全電流安培環路定理運動電荷的磁場第五十七張，PPT共六十三頁，創作于2022年6月四 麥克斯韋方程組1. 電場的高斯定理2.