1、第五章 電磁感應和暫態過程 5.1 電磁感應定律5.1.1 電磁感應現象(electromagnetic induction)實驗一、二：感應電流的起因究竟是由于磁棒或通電線圈A和線圈A的相對運動，還是由于線圈A處磁場的變化？實驗三： 不管用什么方法，只要使線圈A處的磁場發生變化，線圈A中就會產生感應電流。實驗四：在這個實驗里，磁場是恒定的。 當穿過閉合回路的磁通量發生變化時，回路中就產生感應電流，這就是產生感應電流的條件。 閉合回路中有感應電流產生時，這回路中就一定存在著某種電動勢，這種由于磁通量變化而引起的電動勢叫做感應電動勢。感應電動勢比感應電流更能反映磁感應現象的本質。對于電磁感應現象

2、應這樣來理解：當穿過導體回路的磁通量發生變化時，回路中就產生感應電動勢。5.1.2 法拉第定律例1. 磁感應強度為B的均勻磁場垂直紙面向里， 一矩形導體線框ABCD平放在紙面內，線框的CD邊以速度v沿著AD和BC邊向右滑動，如果CD邊的長度為l，求線框中感應電動勢的大小。5.1.3 楞次定律 閉合回路中感應電流的方向，總是使得它所激發的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化（增加或減少），這個結論叫做楞次定律(Lenz law)。 從更廣泛的角度表述楞次定律：感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因。 5.1.4 渦電流和電磁阻尼1.渦流（渦電流）(eddy current)大塊金屬處在變化的磁

3、場中或相對磁場運動，內部會產生感應電流叫做渦電流，簡稱渦流。渦電流2. 電磁阻尼(electromagnetic damping)作用：使擺迅速穩定下來而不來回 擺動原理：楞次定律5.1.5 趨膚效應(skin effect)在交流電路里，隨著頻率的增加，在導線截面上的電流分布越來越向導線表面集中的現象。5.2.1 動生電動勢(motional e. m. f.)在恒定磁場中運動的導體內產生的感應電動勢，稱為動生電動勢導體不動，因磁場的變化而產生的感應電動勢，稱為感生電動勢5.2 動生電動勢和感生電動勢5.2.2 交流發電機原理 設線圈的AB和CD邊長為l ， BC和DA邊長為s，面積S =

4、ls【另法】 ：感應電動勢隨時間變化的曲線是余弦曲線，這種電動勢叫做簡諧交變電動勢。交變電動勢的大小和方向都在不斷地變化，電動勢做一次完全變化所需的時間，叫做交流電的周期，1s內電動勢所做完全變化的次數，叫做交流電的頻率。5.2.3 感生電動勢(induced e. m. f.) 渦旋電場渦旋電場(vortex electric field)或感應電場(induced electric field)：變化的磁場在其周圍激發的電場 渦旋電場與靜電場的共同點就是對電荷有作用力。不同之處，一方面在于這種渦旋電場不是由電荷激發，而是由變化的磁場所激發；另一方面在于描述渦旋電場的電場線是閉合的，從而它不

5、是保守場。 5.2.4 電子感應加速器即使沒有導體存在，變化的磁場也在空間激發渦旋狀的感應電場。電子感應加速器(betatron)是加速電子的裝置。5.3 互感和自感兩相鄰的載流線圈，其中任一線圈中的電流變化時，將在另一線圈中產生感應電動勢，稱為互感現象(mutual induction)，所產生的感應電動勢稱為互感電動勢(e. m. f. of mutual induction)。5.3.1 互感系數5.3.2 自感系數當一線圈中的電流變化時，它所激發的磁場通過線圈自身的磁通量也在變化，使線圈自身產生感應電動勢，這種因線圈中電流變化而在線圈自身所引起的感應現象叫做自感現象(self-induction)，所產生的電動勢叫做自感電動勢(e. m. f. of self-induction )。 兩個線圈之間的互感系數與其各自的自感系數有一定的聯系。當兩個線圈中每一個線圈所產生的磁通量對于每一匝來說都相等，并且全部穿過另一個線圈的每一匝，這叫做無漏磁(leakage-flux free) 。5.3.3 兩個線圈串聯的自感系數5.3.4 自感磁能和互感磁能1.自感磁能(magnetic energy of self-induction)2.互感磁能(magnetic energy of mutual indu