大學物理第七章7.3

主講：楊培霞作業(yè)：7-15、7-17預習：7.6、7.7第七章電磁感應(yīng)電磁場（第三講）什么力？7.3感生電動勢由于磁場隨時間變化而產(chǎn)生的電動勢一．感生電動勢庫侖力?周圍無電荷洛侖茲力?導線不運動麥克斯韋提出感生電場假設(shè)：變化的磁場在其周圍激發(fā)一種電場——感生電場(渦旋電場)。不論周圍是否存在導體回路。感生電動勢(或)的方向與成左手螺旋關(guān)系1．感生電場感生電場與靜電場的異同：同：都對電荷有作用力。異：(a)靜電場由電荷激發(fā)，感生電場由隨時間變化的磁場激發(fā)；(b)靜電場的電場線不閉合，感生電場的電場線閉合。2．感生電場的性質(zhì)(1)的環(huán)流L由的定義又由法——律L所圍成的面積(7-14′)物理意義：變化的磁場可以產(chǎn)生電場。感生電場是？——場線是閉合的、漩渦狀?！啊北硎揪€與成左手螺旋關(guān)系。注意：(2)的通量因感生電場線是閉合的保守力場？非保守力場？7.4自感和互感一．自感和自感電動勢自感現(xiàn)象：回路中電流變化引起自身回路中磁通量變化，而在自身回路中激起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。1．自感L設(shè)：回路通電流I，由畢-薩定律知：I即：=LI(7-18)L自感(自感系數(shù))。由回路形狀、匝數(shù)、磁介質(zhì)決定，與I無關(guān)。單位：亨利（H、mH、H）一．自感和自感電動勢1．自感L=LI(7-18)2．自感電動勢（感生電動勢特例1）(7-19)自感電動勢等于回路自感L與電流的時間變化率乘積的負值。討論L1)物理意義：在數(shù)值上等于回路中的電流為一個單位時，穿過此回路所圍面積的磁通量。對密繞

螺線管或N匝細線圈=LI或：在數(shù)值上等于回路中的電流為一個單位時，穿過此線圈中的磁通匝數(shù)。=LI自感電動勢的形式不變自感電動勢總是起著反抗電流變化的作用2)L為“電磁慣性”的量度。L

LL，I變化慢3)L的理論計算方法：見P268、269例7-7、例7-8——要求極低實驗方法：測出代入(7-19)L例：一自感線圈中的電流在t=0.002s內(nèi)均勻

地由10A12A，測得L

=400V，則L=？二.互感互感現(xiàn)象：I1I2兩個線圈相互在對方回路激起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。二.互感1.互感設(shè)兩長直螺線管，長度均為l匝數(shù)分別為N1匝；N2匝；設(shè)N1通電I1，穿過N2每匝線圈的磁通量磁通鏈數(shù)互感反之，設(shè)N2通電I2，穿過N1每匝線圈的磁通量磁通鏈數(shù)理論和實驗證明：M12=M21=M（7-21）（7-22）2.互感電動勢(7-23、24)討論M：互感系數(shù)(互感)1)M由兩線圈的形狀、匝數(shù)、磁介質(zhì)、相對位置決定，與I無關(guān)。2)單位：亨利(H、mH、H)。3)M的計算方法：的互感為0？即：21=12=……=0

見P270～271例7-9、例7-10——只要求簡單計算)？三個圓線圈，中心在一直線上。怎樣放置才能使它們兩兩之間例1.一密繞的螺繞環(huán),單位長度的匝數(shù)為n=2000m–1,環(huán)的截面積為S=10cm2，另一個N=10匝的小線圈套繞在環(huán)上。求：(1)兩個線圈間的互感；(2)當螺繞環(huán)中的電流變化率為=10A/s時，在小線圈中產(chǎn)生的互感電動勢的大小。解:(1)設(shè)螺繞環(huán)通電I,在環(huán)中產(chǎn)生的磁場B=0nI穿過小線圈的磁通鏈數(shù)N=N(0nI)S互感=N0nS=……(2)互感電動勢=……例2．如圖示，長直導線和矩形線圈共面，AB邊與導線平行，a=1cm，b=8cm，l=30cm。(1)若直導線中的電流在1s內(nèi)均勻地從10A降為0，則線圈ABCD中的感應(yīng)電動勢的大小和方向如何？(2)長直導線和線圈的互感

M=？ABCDabl解：(1)取順時針繞向為正xdxd=BdS①=>0方向：順時針(2)由式①知=也可以先由①求M，后求若已知ABCD中能否求出直導線中的電動勢？如何求？7.5磁場的能量磁場能量密度一．磁場能E2rlRK12接通時①電源作功消耗在電阻上的焦耳熱電源反抗自感電動勢作的功磁場能量(7-26)自感線圈的磁能二．磁能密度1．磁能密度wm以勻強磁場為例(長直螺線管內(nèi)充滿)=n2VI=B/n代入磁能密度(7-29)電能密度：2．磁場能量的計算(1)勻強磁場(2)非勻強磁場E2rlRK12例1：如圖同軸電纜,中間充以磁介質(zhì),芯線與圓筒上的電流大小相等、方向相反.已知R1,R2,I,，

求單位長度同軸電纜的磁能和自感。設(shè)金屬芯線內(nèi)的磁場可略.2R1II解：由安培環(huán)路定理可得：r<R1,H=0r>R2,H=0R1<r<R2,R1R2單位長度薄層體積dV=2rdr

.1例2在細鐵環(huán)上繞有N=200匝的一層線圈，