大学物理电磁场.ppt

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1、 电磁场电磁场 （电磁感应（电磁感应 麦克斯韦电磁场）麦克斯韦电磁场） 基本要求基本要求一掌握的基本概念一掌握的基本概念 1. .法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 动生电动势和感生电动势；动生电动势和感生电动势； 感生电场的性质感生电场的性质 2. .互感和自感互感和自感 3. .磁能磁能 4.位移电流位移电流 5. 麦克斯韦电磁场方程组麦克斯韦电磁场方程组1二二. .物理量的计算物理量的计算1. .会计算回路中的磁通量；会计算回路中的磁通量；2. .会使用法拉第电磁感应定律计算电动势会使用法拉第电磁感应定律计算电动势3. .会计算特殊变化磁场的感生电场和电动势会计算特殊变化磁场的感生电场

2、和电动势4. .会计算线圈的自感系数；会计算线圈的自感系数； 会计算体系的互感系数；会计算体系的互感系数；5. .会计算磁场能量会计算磁场能量6. .位移电流位移电流2 使用使用tidd意味着按约定计算意味着按约定计算 对于对于N 匝串联回路匝串联回路每匝中穿过的磁通分别为每匝中穿过的磁通分别为iiN，21则有则有Ni21tttNdddddd21tidd全磁通全磁通 NN21磁链磁链一一. . 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律3电磁学电磁学4 电磁场电磁场 讲课要点讲课要点tiddlBbaid 仅适用于切割磁力线的导体仅适用于切割磁力线的导体iid适用于一切回路适用于一切回路lBidd而积

3、分元是而积分元是中的电动势的计算（与材料无关中的电动势的计算（与材料无关）二二. .动生电动势动生电动势 动生电场动生电场4例例 在空间均匀的磁场在空间均匀的磁场 BBzabL设设导线导线ab绕绕z轴以轴以 匀速旋转匀速旋转导线导线ab与与z轴夹角为轴夹角为 abzBL求：导线求：导线ab中的电动势中的电动势解：建坐标如图解：建坐标如图l在坐标在坐标l 处取处取dllld中中5rBBBlBsincossinllBd该段导线运动速度垂直纸面向内该段导线运动速度垂直纸面向内运动半径为运动半径为rlBidd)(Br2abzBllld6llBd2sinLiillB02sindd22sin2LBcoss

4、inllBdlBidd)(0正号说明正号说明 电动势方向与积电动势方向与积分方向相同分方向相同 从从 a 指向指向b 思考：如何利用思考：如何利用t dd进行计算进行计算Br2abzBllld7StBlESLdd感生0SSEd感生 S 与与L的关系的关系 S是以是以L为边界的任意面积为边界的任意面积 如图如图以以L为边界的面积可以是为边界的面积可以是S1 也可以是也可以是S2 感生电场的环流感生电场的环流说明感生电场是非保守场说明感生电场是非保守场感生电场的通量感生电场的通量说明感生电场是无源场说明感生电场是无源场LS1S2三三. .感生电场感生电场8Rr tBrEdd2感生Rr tBrREd

5、d22感生B RLrr若若0tBdd则则0i电动势方向如图电动势方向如图0tBdd若若则则电动势方向如图电动势方向如图特殊感生电场分布特殊感生电场分布9tILidd自感系数的物理意义：自感系数的物理意义：单位电流变化引起感应电动势的大小单位电流变化引起感应电动势的大小四四.自感系数自感系数 互感系数互感系数LI自感系数的自感系数的一般定义式一般定义式1021MI互感系数定义互感系数定义tIMdd12物理意义：物理意义：单位电流动变化引起感应电动势的大小单位电流动变化引起感应电动势的大小互感系数的互感系数的一般定义式一般定义式11五五.磁场能量磁场能量 1.能量存在器件中能量存在器件中电容器电容

6、器CLWCVe122WLIm122静电场静电场 稳恒磁场稳恒磁场与静电场能量比较与静电场能量比较 从两条路分析从两条路分析1.能量存在器件中能量存在器件中电感电感122.能量存在场中能量存在场中wD Ee12 wB Hm12 电磁场的能量密度电磁场的能量密度w wwemwD EB H1212适用于各种电场适用于各种电场 磁场磁场2.能量存在场中能量存在场中电场能电场能量密度量密度磁场能磁场能量密度量密度13六六.位移电流位移电流定义：通过某定义：通过某个面积个面积的位移电流就是通过的位移电流就是通过该面该面积积的的电位移通量电位移通量对时间的对时间的变化率变化率即即tDJd令令sJISdddStDISdd tIDddd则则或或为位移电流的面密度为位移电流的面密度14全电流定理全电流定理电流概念的推广电流概念的推广凡是能产生磁场的物理量均称电流凡是能产生磁场的物理量均称电流1）传导电流）传导电流 载流子定向运动载流子定向运动2）位移电流）位移电流 变化的电场变化的电场dII0dIII0iLIlH全d全电流全电流全电流定理全电流定理15VSDVSdd0StBlESLdd0SSBdStDSJlHSSLddd0积分形式积分形式注意：注意：感生静电EEE感生静电DDD位移稳恒BBB位移传导HHH七七. .麦克斯韦电磁场方程组麦克斯韦电磁场方程组16