Lect2 电磁场课件EM
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LEC-2
目
1。磁场基本理论
录
自动控制元件及线路-2
- 电气控制常识
-磁场基本物理量
-电磁基础定律
2。电气控制常识 -线路、线缆
-低压电器
3。电控线路举例
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
1 磁场基本理论
电磁元件是利用磁场做媒介来实现信息(或能量)传 递(或转换)的装置。 磁场产生: 由永久磁铁产生 由电流产生 直流磁场 交流磁场
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
路的平均长度L=0.3m,铁心的相对磁导率为5000,套装在 铁心上的励磁绕组为500匝。试求在铁心中产生1T的磁通 密度时,所需的励磁磁动势和励磁电流。 解 用安培环路定律来求解。 磁场强度 1 HB 159 A / m FFe 5000 4 10 7
B I
(a)导线在任意磁场中受力
F
B
I
(b)导线在均匀磁场中受力 (空间磁场中的导线受力)
电感不变的线圈
e = -L
dI dt
dF=IdlB = IdlBsinθ
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
1-2
磁路的基本定律
(均匀磁场中的导线受力)
1-2
磁路的基本定律
(H/m)
近似等于真空磁导率。
∮AB•dA =∮ABcosθdA = 0
n θB
μr=μ/μ0
(无单位)
其中:μ — 物质的实际磁导率 。
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
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1-2
磁路的基本定律
根据高斯定律可得到 :汇集在一点的多条磁路(分支
1。磁场基本理论
录
自动控制元件及线路-2
- 电气控制常识
-磁场基本物理量
-电磁基础定律
2。电气控制常识 -线路、线缆
-低压电器
3。电控线路举例
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
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1 磁场基本理论
电磁元件是利用磁场做媒介来实现信息(或能量)传 递(或转换)的装置。 磁场产生: 由永久磁铁产生 由电流产生 直流磁场 交流磁场
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
路的平均长度L=0.3m,铁心的相对磁导率为5000,套装在 铁心上的励磁绕组为500匝。试求在铁心中产生1T的磁通 密度时,所需的励磁磁动势和励磁电流。 解 用安培环路定律来求解。 磁场强度 1 HB 159 A / m FFe 5000 4 10 7
B I
(a)导线在任意磁场中受力
F
B
I
(b)导线在均匀磁场中受力 (空间磁场中的导线受力)
电感不变的线圈
e = -L
dI dt
dF=IdlB = IdlBsinθ
哈尔滨工业大学航天学院 控制与仿真中心
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1-2
磁路的基本定律
(均匀磁场中的导线受力)
1-2
磁路的基本定律
(H/m)
近似等于真空磁导率。
∮AB•dA =∮ABcosθdA = 0
n θB
μr=μ/μ0
(无单位)
其中:μ — 物质的实际磁导率 。
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1-2
磁路的基本定律
根据高斯定律可得到 :汇集在一点的多条磁路(分支
【精品】电磁场课件资料PPT课件
2
当 =0时 2 0
泊松方程 拉普拉斯方程
2
—拉普拉斯算子 2 2 2 2 x2 y 2 z 2
➢所有静电场问题的求解都可归结为在一定条件下寻求
泊松方程或拉普拉斯方程的解的过程。
1.4.2 边值问题(Boundary Problem)
微分 方程
泊松方程 2=- / 拉普拉斯方程 2=0
电磁场课件资料
1.2.2 静电场中的电介质
无极性分子
电介质的极化
有极性分子
➢电介质在外电场作用下发生极化,形成有向排列的电偶极子,
并在电介质内部和表面形成极化电荷。
用极化强度 P 表示电介质的极化程度,即
P
lim
V 0
p
V
C/m2 电偶极矩体密度
式中, p为体积元 V内电偶极矩的矢量和,P 的方向从负极化电荷指向
代入通解
图1.5.3 接地金属槽内
(x, y) 4U0 1 sin( nπ x)sh( nπ y) 的等位线分布
π n1 nshnπ a
a
n=奇数
例1.5.2 垂直于均匀电场 E 放置 一根无限长均匀介质圆柱棒 , 试求
圆柱内外 和 E 的分布。
解:1)取圆柱坐标系,边值问题
均匀电场中的介质圆柱棒
给定空间某一区域内的电荷分布(或无电荷),
同时给定该区域边界上的电位或电场(边值,或称边
界条件),在这种条件下求该区域内的电位或电场强
度分布。
y
100V
例:试求长直接地金属槽内 电位的分布。
接地金属槽的截面
1.4.1 泊松方程与拉普拉斯方程
E 0
E
DE
D
E E E
人教版高中物理选修二《电磁波谱》ppt课件(1)
人教版2019版选择性必修第二册
4 电磁振荡与电磁波
4.4电磁波谱
课堂引入
太空中的太阳动力学观测台(SDO) 可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡 的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出,它与我 们常见的太阳大不相同。除了可见光和紫外线,你还知道太阳 能发出哪些波段的电磁波吗?
射电望远镜
通过接收天体辐射的无线电波 ,进行天体物理研究。
二、无线电波
移动电话经常使用 Wi-Fi 联网,也会用蓝牙传输数据。但是,由于 Wi-Fi 和蓝牙使用了相同频段的无线电波,两者可能互相干扰。请你利用移动电话中的 应用程序检查一下,在连接蓝牙鼠标或蓝牙音响后,移动电话的上网速度会不会 受到影响。再查一查 Wi-Fi 和蓝牙所使用的电磁波的频率是多少。
我国在贵州建造的世界最大的球面射电望远镜 FAST 正在开展对地外文明的探索。除 了千方百计接收来自太空的“外星人来电”之外,地球上的人也主动向宇宙发射过几次无 线电信号。1974 年 11 月 16 日,设在波多黎各的一个天文台用波长 12.6 cm 的调频电 磁波第一次向银河系发送了人类对外星人的问候。时至今日,人们虽然已经发现了太阳系 外的行星,但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个 —— 地球。生活在地 球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。
波长范围:400nm~760nm
特性:能作用于眼睛并引起视觉 应用:照明、摄影等
四、可见光
各色光在真空中的波长和频率
四、可见光
可见光在电磁波中是一个很窄的波段 光的颜色是由电磁波的频率决定的。 不同频率的色光在真空中波速相同,在介质中波速不同。 同一色光在不同介质中,频率(颜色)不变,波长和波速都要改变。 在同一介质中,频率越高,波速越小。
4 电磁振荡与电磁波
4.4电磁波谱
课堂引入
太空中的太阳动力学观测台(SDO) 可以拍摄到紫外线波段的太阳图像。通过这些图像可以观察到被可见光模糊或者遮挡 的日冕等太阳活动。对比波长为 211 nm 的紫外线和可见光的图像可以看出,它与我 们常见的太阳大不相同。除了可见光和紫外线,你还知道太阳 能发出哪些波段的电磁波吗?
射电望远镜
通过接收天体辐射的无线电波 ,进行天体物理研究。
二、无线电波
移动电话经常使用 Wi-Fi 联网,也会用蓝牙传输数据。但是,由于 Wi-Fi 和蓝牙使用了相同频段的无线电波,两者可能互相干扰。请你利用移动电话中的 应用程序检查一下,在连接蓝牙鼠标或蓝牙音响后,移动电话的上网速度会不会 受到影响。再查一查 Wi-Fi 和蓝牙所使用的电磁波的频率是多少。
我国在贵州建造的世界最大的球面射电望远镜 FAST 正在开展对地外文明的探索。除 了千方百计接收来自太空的“外星人来电”之外,地球上的人也主动向宇宙发射过几次无 线电信号。1974 年 11 月 16 日,设在波多黎各的一个天文台用波长 12.6 cm 的调频电 磁波第一次向银河系发送了人类对外星人的问候。时至今日,人们虽然已经发现了太阳系 外的行星,但还没有找到地外文明。目前已知的文明星球只有一个 —— 地球。生活在地 球上的人们应该更加爱护自己的地球母亲。
波长范围:400nm~760nm
特性:能作用于眼睛并引起视觉 应用:照明、摄影等
四、可见光
各色光在真空中的波长和频率
四、可见光
可见光在电磁波中是一个很窄的波段 光的颜色是由电磁波的频率决定的。 不同频率的色光在真空中波速相同,在介质中波速不同。 同一色光在不同介质中,频率(颜色)不变,波长和波速都要改变。 在同一介质中,频率越高,波速越小。
第二章电磁学PPT课件
E10 (rR3)
-q
q
E24πq0r2 (R3rR2)
R3
E 30 (R 1rR 2)
E4 4π2q0r2
.
(R1r)
R2 R1
3U 8 O4π q0(R 1 3-R 1 2R 2 1)2.3 1 130 V
第二章 静电场中的导体和电介质
§2-1 静电场中的导体 §2-2 电容和电容器 §2-3 电介质 §2-4 电场的能量和能量密度
外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。
.
31
三 静电屏蔽
1 屏蔽外电场
E
E
外电场
空腔导体屏蔽外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电 场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.
.
32
2 屏蔽腔内电场
接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响.
接地导体电势为零
+
+
+
q
别带上电荷量q和Q.试求:
(1)小球的电势UR,球壳内、外表面的电势; (2)两球的电势差; (3)若球壳接地,再求小球与球壳的电势差。
解:小球在球壳内外表面感应出电荷-q、q
球壳外总电荷为q+Q。
Q
R2
q
R R1
.
35
(1)小球的电势UR,球壳内、外表面的电势
UR410(R q-R q1qR 2Q)
+
-+
R2
+
-
-
+-
R
1
+ +
-
+
+-*P-
R2 ,
C4π .
R 450 1
孤立导体球电容
例3 两半径为 R的平行长直导线中心间距为d ,
2.2法拉第电磁感应定律课件ppt-高二下学期物理人教版选择性必修第二册
课堂探究
IE R
I感
E感 R
电磁感应中产生的电动势叫感应电动势。
感应电动势与感应电流的关系 产生感应电动势的部分导体相当于电源,闭合导体回路中有感应电动势就有 感应电流,若导体回路不闭合,则没有感应电流,但仍有感应电动势。
对理论和实验资料进一步严格分析后,得到
E Φ t
E k Φ t
——法拉第电磁感应定律
v2
v
B
将速度进行矢量分解
v1 = vsin θ v2 = vcos θ 动生电动势为 E = Blv1
∴ E = Blvsin θ 当v // B 时,E = 0 当v⊥B 时,E 最大
复习电源的作用
动生电动势的非静电力来源
×× × ×
×× × ×
为便于讨论,假设导体棒中的自由电荷是正电荷。
×× ××
当v⊥B 时,E 最大 ×× ××
F电
动生电动势的非静电力来源 对理论和实验资料进一步严格分析后,得到
F非
外电路
提出问题2
如图,导体棒在匀强磁场中运动,产生动生电动势的非静电力
是什么力提供的?
×
C
××
× 如图,导体棒CD在匀强磁场中运动,
+
速度方向与磁感应强度方向垂直,
×× × ×
+ v 且与导体棒垂直。
××
××
× × +×
B
为便于讨论,假设导体棒中的 × 自由电荷是正电荷。
× × D× ×
动生电动势的非静电力来源
C
× × f× ×
+
× ×
× ×
f×
+ f
×
×
v
×
电磁场与电磁波-第四版-第二章-ppt教学文稿
• 电荷是物质基本属性之一。 • 1897年英国科学家汤姆逊(J.J.Thomson)在实验中发现了电子。 • 1907-1913年间,美国科学家密立根(iken)通过油滴实验,精确测定电子电荷的量值为 e =1.602 177 33×10-19 (单位:C) 确认了电荷量的量子化概念。换句话说,e 是最小的电荷量,而任何带电粒子所带电荷都是e 的整数倍。
流过任意曲面S 的电流为
体电流密度矢量
正电荷运动的方向
2. 面电流
电荷在一个厚度可以忽略的薄层内定向运动所形成的电流称为面电流,用面电流密度矢量 来描述其分布
面电流密度矢量
0
单位:A/m。
通过薄导体层上任意有向曲线 的电流为
正电荷运动的方向
2.1.3. 电荷守恒定律(电流连续性方程)
磁通连续性原理(积分形式)
安培环路定理表明:恒定磁场是有旋场,是非保守场、电流是磁 场的旋涡源。
恒定磁场的旋度(微分形式)
2. 恒定磁场的旋度与安培环路定理
安培环路定理(积分形式)
解:分析场的分布,取安培环路如图
两边求旋度可得
可得
利用斯托克斯定理
得到环路定理
2.2.2 静电场的散度与旋度
高斯定理表明:静电场是有源场,电场线起始于正电荷,终止 于负电荷。
静电场的散度(微分形式)
1. 静电场散度与高斯定理
静电场的高斯定理(积分形式)
环路定理表明:静电场是无旋场,是保守场,电场力做功与路径 无关。
在圆环的中心点上,z = 0,磁感应强度最大,即
体电流磁场感应强度:
利用
得到
利用矢量恒等式
2.3.2 恒定磁场的散度和旋度
1. 恒定磁场的散度与磁通连续性原理
流过任意曲面S 的电流为
体电流密度矢量
正电荷运动的方向
2. 面电流
电荷在一个厚度可以忽略的薄层内定向运动所形成的电流称为面电流,用面电流密度矢量 来描述其分布
面电流密度矢量
0
单位:A/m。
通过薄导体层上任意有向曲线 的电流为
正电荷运动的方向
2.1.3. 电荷守恒定律(电流连续性方程)
磁通连续性原理(积分形式)
安培环路定理表明:恒定磁场是有旋场,是非保守场、电流是磁 场的旋涡源。
恒定磁场的旋度(微分形式)
2. 恒定磁场的旋度与安培环路定理
安培环路定理(积分形式)
解:分析场的分布,取安培环路如图
两边求旋度可得
可得
利用斯托克斯定理
得到环路定理
2.2.2 静电场的散度与旋度
高斯定理表明:静电场是有源场,电场线起始于正电荷,终止 于负电荷。
静电场的散度(微分形式)
1. 静电场散度与高斯定理
静电场的高斯定理(积分形式)
环路定理表明:静电场是无旋场,是保守场,电场力做功与路径 无关。
在圆环的中心点上,z = 0,磁感应强度最大,即
体电流磁场感应强度:
利用
得到
利用矢量恒等式
2.3.2 恒定磁场的散度和旋度
1. 恒定磁场的散度与磁通连续性原理
高中物理 第二章 电磁感应 2 法拉第电磁感应定律课件 选择性必修第二册高中第二册物理课件
若切割磁感线的导线是弯曲的,则应取其与B和v方向都垂直的等效线段的长
度来计算。如图中线段ab的长即为导线切割磁感线的有效长度。
(3)公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度,当导线不动而磁场运动时,
也有电磁感应现象产生。
12/9/2021
第二十页,共三十九页。
课堂篇探究学习
探究(tànjiū)一
探究(tànjiū)二
向垂直于线圈平面,磁感应强度B的大小随时间变化的规律如图所示,由图可知
(
)
A.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率为8 Wb/s
B.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化量等于零
C.在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V
D.在第3 s末的感应电动势为零
Δ
Δ
Δ
解析:磁通量的变化率 Δ 与匝数无关, Δ = Δ ·S=0.08 Wb/s,故
阻,故感应电流大小
I= =0.25
A,D 正确。
答案:BD
12/9/2021
第十五页,共三十九页。
课堂篇探究学习
探究(tànjiū)一
探究(tànjiū)二
随堂检测( jiǎn
cè)
规律方法综合法拉第电磁感应定律和楞次定律,对于面积一定的线圈,不管磁
场的方向如何变化,只要磁感应强度B随时间均匀变化,产生感应电动势的大
探究(tànjiū)一
探究(tànjiū)二
随堂检测( jiǎn
cè)
解析:通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,若设 Φ2=B2S 为正,则线
圈中磁通量的变化量为 ΔΦ=B2S-(-B1S),代入数据即
ΔΦ=(0.1+0.4)×50×10-4 Wb=2.5×10-3 Wb,A 错误;磁通量的变化率
度来计算。如图中线段ab的长即为导线切割磁感线的有效长度。
(3)公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度,当导线不动而磁场运动时,
也有电磁感应现象产生。
12/9/2021
第二十页,共三十九页。
课堂篇探究学习
探究(tànjiū)一
探究(tànjiū)二
向垂直于线圈平面,磁感应强度B的大小随时间变化的规律如图所示,由图可知
(
)
A.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率为8 Wb/s
B.在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化量等于零
C.在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V
D.在第3 s末的感应电动势为零
Δ
Δ
Δ
解析:磁通量的变化率 Δ 与匝数无关, Δ = Δ ·S=0.08 Wb/s,故
阻,故感应电流大小
I= =0.25
A,D 正确。
答案:BD
12/9/2021
第十五页,共三十九页。
课堂篇探究学习
探究(tànjiū)一
探究(tànjiū)二
随堂检测( jiǎn
cè)
规律方法综合法拉第电磁感应定律和楞次定律,对于面积一定的线圈,不管磁
场的方向如何变化,只要磁感应强度B随时间均匀变化,产生感应电动势的大
探究(tànjiū)一
探究(tànjiū)二
随堂检测( jiǎn
cè)
解析:通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,若设 Φ2=B2S 为正,则线
圈中磁通量的变化量为 ΔΦ=B2S-(-B1S),代入数据即
ΔΦ=(0.1+0.4)×50×10-4 Wb=2.5×10-3 Wb,A 错误;磁通量的变化率
电磁场与电磁波课件—高二下学期物理人教版选择性必修第二册2(共34张PPT)
是物理学界的巨大损失。他从21岁考人柏林大学直到不幸去世,进行 科学研究不足15年,然而却建立了永垂青史的功绩。
7、赫兹的电火花实验
实验现象:当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过了火花。 实验原理:当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时,周围空间出现了迅速变化的电磁场。这 种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出感应电 动势,使得导线环的空隙中也产生了火花,说明这个导线环接收到了电磁波。
赫兹证实电磁波存在的实验装置
检波器
微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉,赫兹向全世界宣告:电磁波发现了。
无线电报(1901)——广播(1906)——电话(1916)——传真(1923)—— 电视(1929)——微波(1933)——雷达(1935)——卫星通讯——电子计算 机因特网等都与电磁波理论相关。
B.任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场
C.均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场
D.交变电场在它的周围空间一定产生同频率的交变磁场
解 析 : A、均匀变化的电场产生稳定的磁场,而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁 场,恒定的电场不会产生磁场,故A错误; BC、均匀变化的磁场一定产生稳定的电场,而非均匀变化的磁场将产生非均匀 变化的电场,恒定的磁场不会产生电场,故BC错误; D、电磁波是由变化的电磁场产生的,交变电场在它的周围空间一定产生同频率 的交变磁场,故D正确; 故选:D。
的普遍情形;从孤立的电作用、磁作用扩展到彼此的联系。在这些研究的基础上,麦克斯韦历时10 年终于建立了普遍的电磁场理论。
麦克斯韦首先从类比研究入手,借用适当的数学工具表述法拉第的“力线”;后来,为了进一步说明“力线 ”的分布和性质,他转而建立新的模型并提出位移电流与电磁波的概念;最后,他把电磁场作为客体放在核心位 置,总结出麦克斯韦方程组建立了完整的电磁场理论。
7、赫兹的电火花实验
实验现象:当感应圈两个金属球间有火花跳过时,导线环两个小球间也跳过了火花。 实验原理:当与感应圈相连的两个金属球间产生电火花时,周围空间出现了迅速变化的电磁场。这 种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。当电磁波到达导线环时,它在导线环中激发出感应电 动势,使得导线环的空隙中也产生了火花,说明这个导线环接收到了电磁波。
赫兹证实电磁波存在的实验装置
检波器
微弱的电火花闪烁着麦克斯韦理论的光辉,赫兹向全世界宣告:电磁波发现了。
无线电报(1901)——广播(1906)——电话(1916)——传真(1923)—— 电视(1929)——微波(1933)——雷达(1935)——卫星通讯——电子计算 机因特网等都与电磁波理论相关。
B.任何变化的电场周围一定存在着变化的磁场
C.均匀变化的磁场周围一定存在着变化的电场
D.交变电场在它的周围空间一定产生同频率的交变磁场
解 析 : A、均匀变化的电场产生稳定的磁场,而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁 场,恒定的电场不会产生磁场,故A错误; BC、均匀变化的磁场一定产生稳定的电场,而非均匀变化的磁场将产生非均匀 变化的电场,恒定的磁场不会产生电场,故BC错误; D、电磁波是由变化的电磁场产生的,交变电场在它的周围空间一定产生同频率 的交变磁场,故D正确; 故选:D。
的普遍情形;从孤立的电作用、磁作用扩展到彼此的联系。在这些研究的基础上,麦克斯韦历时10 年终于建立了普遍的电磁场理论。
麦克斯韦首先从类比研究入手,借用适当的数学工具表述法拉第的“力线”;后来,为了进一步说明“力线 ”的分布和性质,他转而建立新的模型并提出位移电流与电磁波的概念;最后,他把电磁场作为客体放在核心位 置,总结出麦克斯韦方程组建立了完整的电磁场理论。
法拉第电磁感应定律课件-高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第二册
②S不变, B发生变化,ΔB=B2-B1 :
E n
B2 S B1 S
t
③如果B、S都变化呢?
2-1
E n
t
=n
=n
S B
t
B2 S 2 B1 S1
t
【典例1】 (多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁
场,其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为
课前励志:(1min)
你甘心被一张试卷打败吗?
到最后的最后了。。。
你有甘拜下风的勇气吗?
毕竟,在座的各位谁不自诩是天子娇子。
(1)知道什么是感应电动势
(2)理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表
教学
目标
达式
(3)掌握导体切割磁感线产生的电动势公式
E=Blvsinθ
(4)知道动生电动势的产生以及洛伦磁力的关系,
,根据电阻定律可得R=
ρ ,根据欧姆定律可得I= =
,所以选项C正确,D错误。
答案
BC
三、导线切割磁感线时的感应电动势
通过以上实验,你认为哪些因素影响了导线切割磁感线时电动势的大小?
如图所示闭合线圈一部分导体 ab 处于匀强磁场中,导轨宽
为L,磁感应强度是 B,ab 以速度 v 匀速切割磁感线,求产生的
感应电流方向由圆盘边沿指向圆心,故通过电阻R的电流大小I=
,方向由d
到c,选项D正确。
答案 D
感应电动势
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁
感应定律
E BLv (v⊥B) (v⊥杆)
导线切割
4.2电磁场与电磁波课件ppt-人教版高中物理选择性必修第二册
新知探究
知识点 1 电磁场
解析:根据麦克斯韦电磁场理论,只有变化的电场才能产生磁场, 均匀变化的电场产生恒定的磁场,非均匀变化的电场产生变化的磁 场,只有D项正确。 答案:D
新知探究
知识点 1 电磁场
题后反思:“变化的磁场产生电场”的理解: (1)恒定的磁场不产生电场。 (2)均匀变化的磁场产生恒定的电场。 (3)非均匀变化的磁场产生变化的电场。 (4)振荡的磁场产生同频率的振荡电场。
名师指点
电磁波与机械波的比较
产生
干涉 衍射 横波 纵波
由质点(波源)的振动产生
由周期性变化的电流(电磁 振荡)激发
可以发生 可以发生 可以是 可以是
可以发生 可以发生
是 ——
名师指点
【例2】电磁波和声波比较,下列说法中正确的是( )。
A.电磁波的传播不需要介质,声波的传播需要介质 B.由空气进入水中时,电磁波的速度减小,声波的速度变大
B.产生变化的磁场 2.不同电磁波在同一介质中传播时,传播速度不同,频率越高波速越小,频率越低波速越大。
传播需要介质,波速与介质有关,与频率无关 C.在真空中,频率高的电磁波波速较大
C.所产生的磁场又可以产生电场 知识点 赫兹的电火花
7.电磁波具有波的共性,能产生干涉、衍射等现象。 在介质中的速度都比真空中速度小,注意机械波在不同介质中速度不同,其传播速度由介质决定。 答案:A 因为持续的电子流被加速,虽然速度在增大,但形成的电流是不变的,所以产生了稳定的磁场,稳定的磁场不能产生电场,故A项正确,B、C、D项错误。
新知探究
知识点 1 电磁场
变化的磁场产生电场 麦克斯韦对该问题的见解:回路里有感应电流产生,一定是变 化的磁场产生了电场,自由电荷在电场的作用下发生了定向移 动。 该现象的实质:变化的磁场产生了电场。
人教版高中物理选修二《电磁振荡》ppt课件(1)
电容器 具有充、放电作用
一、电磁振荡的产生
LC电磁振荡的产生过程
电容器开始放电,
电容器充电结束, 回路中电流从0开
两极板电荷量最 始逐渐增大。两极
大。
板电荷量减少。
自感线圈给电容器
反向充电结束,回 路中电流为0,两 极板电荷量最大。
电容器开始放电, 回路中电流开始逐 渐增大,两极板电 荷量减少。
自感线圈再次给电容
随堂练习
例3、(多选)如图所示电路中,电容器的电容为C,电感线圈的自感为L,线圈 的电阻忽略不计,原来开关S闭合,现从开关S断开的瞬间开始计时,以下说 法正确的是( BD )
A.t=0时刻,电容器的左板带负电,右板带正电 B.t=时刻,线圈L的感应电动势最大 C.t=π时刻,通过线圈L的电流最大,方向向左 D.t=时刻,电容器C两极板间电压最大
(2)电场能与磁场能交替转化
电场能 同
充电
磁场能 同
步 两极间场强E
步
变
磁感强度B
变
化
化
电容器带电量q
电路中电流i
步调相反
一、电磁振荡的产生
4、LC电磁振荡过程中各参数的变化规律图像
q
i
o
o t
t
E
o
t
电场能
B o
t
磁场能
o
t
o
t
一、电磁振荡的产生
在振荡电路产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷、 通过线圈的电流,以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生 周期性的变化,这种现象叫电磁振荡。
为 LC
.电场、磁场、电荷的变化周期跟电流的变化周期相2同.L均C为
随堂练习
例2、(多选)如图所示的振荡电路中,某时刻线圈中磁场方向向上,且电 路的电流正在增强则此时 (ABD)
2.2法拉第电磁感应定律课件ppt—高二下学期物理人教版选择性必修第二册
a
E=BLvsinθ
θ
v b
感谢聆听
THANK YOU
产生的感应电动势就越大
②右手定则只适用于导体切割磁感线。
右手定则 请根据楞次定律判断运动导体棒产生感应电流的方向 1
线圈中D时刻感应电动势为0
伸开右手,使大拇指与其余四指垂直, 并且都跟手掌在同一平面内
大拇指指向导体运动的方向
导体ab处于匀强磁场中,磁感应强度是B,长为L的导体棒ab以速度v匀速切割磁感线,求:产生的感应电动势。
Φ闭、合Δ电Φ路、中ΔΦ感/Δ应t的电对动比势的大小,跟穿过这一电路的磁通量2 的变化让率成磁正感比。线从掌心进入
N ②右手定则只适用于导体切割磁感线。
线圈中0时刻感应电动势最大
I v 穿过回路的磁通量变化的快慢
切割的“有效长度”- 导体在与 v 垂直的方向上的投影长度3.
大拇指指向导体运动的方向
闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
感应电动势 E=BLv⊥=BLv sinθ
(θ为v与B夹角)
B
v
B θ
v
v∥
推导导体切割磁感线运动时的电动势
4、V ⊥ B , L⊥B,导体棒不是直线 切割的“有效长度”- 导体在与 v 垂直的方向上的投影长度.
反馈训练
如图,匀强磁场的磁感应强度为B,长为L的金属棒ab在垂直于B的 平面内运动,速度v与L成θ角,求金属棒ab产生的感应电动势。
G × × ×ΔS× × (如多何选快)单导速匝判体矩定形a导线b体处圈切在于割匀磁匀强感磁强线场产磁中生匀场感速应中转电动,流,方磁若向线感?圈应所围强面度积里是磁B通,量随时间变化的规律如图所示(正弦图象一部分),则(
高二物理带电粒子在电磁场中的复杂运动学习课件
好不容易就要上楼了,修车厂的小徒弟对你笑一笑,你突然跟他讲起要买一辆二手车。当你跟去看看“恰好”有辆二手车的同时,你比小徒弟走慢了半拍,你不知不觉站定了脚步,开始对着“水族 馆”里的日光灯鱼发呆,搞不清楚这鱼为什么叫做灯。
下班的主妇一向很从容,巷子右边一排排菜肉摊好似水彩画,不到晚上九点以后不打烊。你倦了,先买一颗槟榔在嘴里咬咬,再请那中药铺给些“烧酒鸡”的药材,然后你横走五步,有人可以替你 现杀土鸡——这十分可怕,还问你要不要血水。如果你不可怕,塑胶袋内提回去的可以是一袋血。大满贯大四喜水果机在线
也许你提了血又恶心,那么下一站摆的是鲜花——买一大把百合吧。又可能,明天早晨孩子的牛奶、面包家里没有了,那么顺便再走几步。买好牛奶回来,大声向修冷气机的青年喊一声:“我的冷 气机好了没有?天快热了,你得赶快呀!”这时候,你突然发觉你的小孩一个人坐在路边摊上吃刨冰,你凶他一声的同时,这只手正向美发店内招,叫着:“吃过晚饭要洗头哦!”当你已经快走到家了, 想起你的侄女生了个小娃娃,这一想,你没有回去,绕去了金子店,讨价还价买下一只小小的金锁片。这时候,照相馆的老板也在向你打招呼,喊着:“全家福的放大照已经洗பைடு நூலகம்来了。很好看。”
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TEM, TE and EM Waves
structures that have more than one conductor
may support TEM waves let us consider the a transmission line or a waveguide with its cross section being uniform along the z-direction
b a
4
EE 41139
Microwave Technique
TEM, TE and EM Waves
the electric and magnetic fields can
be written as
E( x, y, z) [e t e t ( x, y ) ze z ( x, y )]e jz (1) H( x, y, z) [e t h t ( x, y ) zh z ( x, y )]e jz ( 2)
TEM, TE and EM Waves
we can define the wave impedance for the
TEM mode:
Z TEM Ex (16 ) Hy
i.e., the ratio of the electric field to the
EE 41139 Microwave Technique 19
why is TEM mode desirable?
a closed conductor cannot support
TEM wave as the static potential is either a constant or zero leading to et 0
k
EE 41139
Microwave Technique
11
TEM, TE and EM Waves
now let us consider the Helmholtz’s
2 2 2 2 2 2 ( k ) E x 0, k Ex 0 2 2 2 y z x
H z jH x jE y x
EE 41139 Microwave Technique 8
TEM, TE and EM Waves
H z E z jH x j ( jH x ) / ( j ) x y E z H z 2 2 ( k )H x j j y x E z H z Hx ( ) (9) y x k2 j
no dispersion, signals of different
frequencies travel at the same speed, no distortion of signals solution to Laplace’s equation is relatively easy
magnetic field, note that the components must be chosen such that E x H is pointing to the direction of propagation
EE 41139 Microwave Technique 17
TEM, TE and EM Waves
2 V12 1 2 1 E dl (14)
while the current flowing on a
conductor is given by
EE 41139
I H dl (15 )
C
14
Microwave Technique
H z jH y jEx , ( 6 ) y H z jH x jE y , ( 7) x H y H x jE z , ( 8)owave Technique
TEM, TE and EM Waves
each of the four transverse
2e t 0 (13) t
EE 41139
Microwave Technique
15
TEM, TE and EM Waves
Knowing that 2 et 0 and D t e t 0 t , we have 2( x, y) 0 t the voltage between two conductors is
given by
2 V12 1 2 1 E dl (14)
while the current flowing on a conductor is
given by
EE 41139
I H dl (15 )
C
Microwave Technique 16
Lecture 2
TEM, TE and TM Waves
Coaxial Cable
Grounded Dielectric Slab Waveguides Striplines and Microstrip Line Design Formulas of Microstrip Line
each of these structures is characterized
by a propagation constant and a characteristic impedance; if the line is lossy, attenuation is also needed
EE 41139 Microwave Technique 3
2e t 0 (13) t
EE 41139
Microwave Technique
13
TEM, TE and EM Waves
Knowing that
2 t et 0
and
D t e t 0
, and we have
2( x, y) 0 t
equations can be written as E jH, H jE Therefore,
E z jE y jH x , ( 3) y E z jEx jH y , ( 4 ) x E y Ex jH z , ( 5 ) x y
equation
2 2 note that z 2 and therefore, for TEM
wave, we have
2 2 Ex 0 2 y 2 x
Microwave Technique 12
EE 41139
TEM, TE and EM Waves
components can be written in terms of and , e.g., consider Eqs. (3) and (7): E
y
z jE jH y x
H z jH x jE y x
EE 41139 Microwave Technique 7
TEM, TE and EM Waves
each of the four transverse
components can be written in terms of and , e.g., consider Eqs. (3) and (7): E
y
z jE jH y x
TEM, TE and EM Waves
this is also true for
E y, therefore, the transverse components of the electric field (so as the magnetic field) satisfy the two-dimensional Laplace’s equation
Where et and ht
are the transverse components and et and ht are the longitudinal components
Microwave Technique 5
EE 41139
TEM, TE and EM Waves
in a source free region, Maxwell’s
for TEM field, the E and H are related
by
h ( x, y ) 1 Z TEM z e( x, y ) (17)
EE 41139
Microwave Technique
18
why is TEM mode desirable?
cutoff frequency is zero
EE 41139
Microwave Technique
1
Lecture 2
An Approximate Electrostatic
Solution for Microstrip Line The Transverse Resonance Techniques Wave Velocities and Dispersion
if a waveguide has more than 1
dielectric, TEM mode cannot exists as cannot be zero in all regions
c
j j
E z H z Ey ( ) ( 12) 2 y x k
c
k c is called the cutoff wavenumber
Microwave Technique 10