交变电磁场1解读
第6章 交变电磁场-1分析
第6章 交变电磁场
电磁感应定律与麦克斯韦第二方程
E • dl
C
t
B • dS
S
磁通变 化由变 化的磁 场或回
电场强度沿任一闭合路径的线积分等于该路径所交链的
路运动 引起
磁通量时间变化率的负值.
“线圈回路”实际上可是“抽象”的，即可以是介质或真
空中的闭合路径，不一定是导体回路。由此，该定律就可
电磁场与电磁波
第6章 交变电磁场
交变磁场只是交变电场的旋度源，它的引入并不影响交变的
静电荷作为散度源产生交变的电场。因此静态电磁场中电场
的散度方程在交变电磁场中可以保留，即如下所示的麦克斯
韦第三方程。
D dS q D 麦克斯韦第三方程 s
例：真空无源区域中，已知 Ex axy2z3 sin(t) Ey by3z3 cos(t)
D
t
H
J
D
麦克斯韦第一方程
t
D
l H dl S (J t ) dS
交变电流、交变电场都是交变磁场的旋度源
电磁场与电磁波
第6章 交变电磁场
D t
具个有特电定流的的称量谓纲 ，，位能移够电产流生。（交变J磁传场导，电因流此）给其一
共同点： 位移电流和传导电
流都具有电流的量纲， 都能够产生磁场。
2R
e
0 0 E
R ×P
r
q
随时间变化的电荷和电流产生的电场和磁场有何关系?静态场中 电场和磁场相互独立的特点在交变电磁场中还是否得以保持？静
态电磁场的基本方程与交变场的方程有何联系?
电磁场与电磁波
第6章 交变电磁场
1864年在<<电磁场的动力学理论>>中提出 电磁场的基本方程组(麦克斯韦方程组),并预言 电磁波的存在,电磁波与光波的同一性
交变磁场解读
实验仪器 实验内容
亥姆霍兹线圈、探测线圈、 励磁电源、毫伏表。
1、测单只线圈交变磁场沿轴向的强度分布。
2、测量亥姆霍兹线圈的交变磁场沿轴向的强度分布。 3、磁场描绘。 描绘单只线圈的磁力线 描绘亥姆霍兹线圈的磁力线
注意事项
1、亥姆霍兹线圈串联方式若接错，将会导致磁场抵消。 2、注意灵敏交流毫伏表的正确使用方法及量程的选择。 3、当心折断探测线圈,并防止外界电动势的干扰。
分析思考
一、分析与思考 1、测磁感应强度分布时，是否有必要测磁感应强度的方向？ 2、测磁力线时，是测定磁感应强度的方向还是其大小？ 二、创新设计 设计一个简单的实验方案来判断亥姆霍兹线圈的两线圈是否是同 向串联？
D L
d
如果仅仅要求测定磁场分布，可选定磁场中某一点的磁场强 度 Bm 0 作为标准，则
Umax Bm Bm 0 = U0max
毫伏表的不同读数 U max 可描绘非均匀磁场的磁感应强度分布。
三、亥姆霍兹线圈
亥姆霍兹线圈是由线圈匝数N、半径 R、电流大小及方向均相同的两圆线圈 组成，两圆线圈平面彼此平行且共轴， 二者中心间距离等于它们的半径R。此 时，在两线圈间轴线附近的磁场是近 似的匀强磁场。 使用时，将两线圈串 联，从而产生同向的磁场。
1. 掌握感应法测量磁场的原理和方法。 2．研究单只载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴 线 与轴线周围磁场的分布。 3．描绘亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。 目的要求 实验原理 一、均匀磁场的测定
探测线圈中的感应电动势
= - N S Bm w
F e = -d dt
cosq cosw t = em cosw t
忽略线圈上的电压降, 则毫伏表的读数（有效值）与感应电动势
的峰值之间有如下关系：
交变电磁场
2、频率必须够高 理论和实验均表明，振荡频率越 高，电荷的辐射功率越大，越有利于电磁波的发射。 上述两个条件是相互联系的。事实上，按3.9的顺序 改造LC振荡电路的同时，电路中C和 L的值都在不断地减 1 小，因此电荷的振荡频率 在不断地增高。 2 LC 最后得到的振荡电偶极子，已经是能够有效地发射电磁 波的振源了。
d m E Cos dl i L dt
(3.3)
式(3.1)和(3.2)是从两个不同侧面来计算的同一个功，因而
这种由磁场变化而激发的电场，称为感应电场，上式中 的 Ei 叫做感应电场强度。
实验表明，感应电场强度与回路的导电性能无关， 它是交变电磁场本身属性的一种表现。事实上，即使 没有导体回路，而在任意的假想回路上，式(3.3)仍然成 立。例如在空间任取的一个积分回路中，虽然没有电 流产生，但回路上任意一点仍然有感应电场强度。 式(3.3)中“-”号表示了Ei绕回路L的积分与穿过以L 为边界线的面上的磁通量增量之间方向的关系。当我 们取定回路绕行正方向，并规定与其成右手螺旋关系 的方向为通量及通量增量的正方向，如图3.1(a)所示。 在这种规定下，根据楞次定律必然有
d m E Cos dl i i L dt
可见，(3.3)式中“-”号是楞次定律的数学表示。也 可以说，Ei的环流 E dl 与磁通量的变化成左手关系 iCos
第11章 交变电磁场 (1)
l
ln
d
+ d
b
w
cos
wt
自感和互感
一．自感 Self-induction
由于回路中电流变化,引起穿过回路包围面积的全磁通变化, 从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现象.
当合上开关, B先亮,由于存在自感线圈, A后亮; 当断开开关, A和B构成回路, A和B亮暗同步.
dI dt
¹
0
1 LI 2 2
ò ò ò
t e idt =
0
I0 Lidi +
0
t Ri2d¾t ¾L与¾I无¾关¾时¾
0
1 2
LI
2 0
ò +
t
Ri 2dt
0
1 LI 2以磁场能量的形式存储在线圈中 20
òt
电阻R放热 Ri2dt
0
断开S1 , 合上S2时回路方程
磁场能量转换为焦耳热,R放热 1 LI 2 20
感生电动势 感生电场
当导体回路不动,由于磁场变化引起磁通量改变而产生的感
应电动势,叫做感生电动势. 不能用洛伦兹力(磁力)来解释,只
能归结为电场.
一．感生电场
变化的磁场在其周围会激发一种电场, 该电场称为感生电
场 (又叫涡电场).
e = - dF = - d
òò i
dt
dt
ò ò òò 电动势定义：e = i
1888 年赫兹的实验证实了麦克斯韦的预言, 麦克斯韦理论 奠定了经典电动力学的基础, 为无线电技术和现代电子通讯 技术发展开辟了广阔前景.
Nikola Tesla (1856 - 1943)
Guglielmo Marchese Marconi (1874 -1937)
交变电流电磁场解读
第1课时 正弦交流电的产生及描述班级______姓名____________【知识梳理】1． 正弦交流电的产生：线圈在匀强磁场中的匀速转动。
正弦交流电有两种：一种是电枢旋转式发电机，另一种是磁极旋转式。
2． 正弦交流电的数学表达：电动势 t E e m ωsin =，其中E m =nBSω、ω为发电机转子的转动角速度，也称之为交流电的角频率，交流电的周期ωπ2=T 。
对于交流电的输出电压、电流随时间的变化函数可通过全电路欧姆定律与外电路欧姆定律推导，但同期一定是相同的。
3． 交流发电机在匀速转动过程中，在线圈平面垂直于磁场时(该平面称之为中性平面)，此时的电动势为零，即此时的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，在线圈平面与磁场平行时，虽然磁通量为零，但感应电动势最大，磁通量的变化率最大。
4． 交流电的有效值：如果交流电在某一电阻上产生的热效应与直流电的热效应相同，我们将直流 电的电流或电压值称之为该交流电的有效值。
对正弦交流电的有效值与最大值间的关系为：2m I I =、2m E E =、2m U U =。
5． 在实际应用中，交流电器铭牌上标明的额定电压、额定电流、交流电流表和交流电压表指示的电流、电压、保险丝的熔断电流都是有效值。
若没有特别说明(包括在题目中)，提到的电流、电压、电动势时，都是指有效值。
电容器的耐压值是交变电流的最大值。
6． 明确：交变电流中的“四值”（以电压为例）在研究电容器的耐压值时只能应用最大值；在研究某一时刻线圈受到的电磁力时，只能用瞬时值；在研究交流电的热效应，只能用有效值；在研究交变电流通过导体横截面的电荷量时，只能用平均值。
【典型例题】例1 一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动产生的电动势e-t 图像如图所示，则下列说法中正确的是（ ）A ．t 1时刻通过线圈的磁通量为零B ．t 2时刻通过线圈的磁通量绝对值最大C ．t 3时刻通过线圈的磁通量变化率绝对值最大D ．每当电流变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大例2 如图所示，一个匝数为10的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T ；若把万用电表的选择开关拨到交流电压档，测得a 、b 两点间的电压为20V ，则可知：从中性面开始计时，当t =T /8时，穿过线圈的磁通量的变化率约为（ ）A ．1.41Wb/sB ．2Wb/sC ．14.1Wb/sD ．20Wb/s例3 有一个电子器件，当它两端的电压高于100V时导电，等于或小于100V时则不导电。
第1章 交变电磁场
dq S J c dS dt
H dl 0
l
I
矛盾，环路定理需要修正
2013-9-10
电磁场理论
~
（对于S1面） （对于S2面）
11
S
S
D dS q
D dS 0 t
12
得到
J
2013-9-10
c
电磁场理论
(6.25)
2013-9-10
电磁场理论
31
2013-9-10
32
复数形式的麦克斯韦方程
对下面的瞬时表示式
E ( x, y , z , t ) B ( x, y , z , t ) t
复数形式的麦克斯韦方程
由于以上两式相等，则得
E ( x , y , z ) j B (x , y , z )
29
5
复数形式的麦克斯韦方程
假定电场强度E的瞬时值表示式为
复数形式的麦克斯韦方程
取其实部(用Re表示)则得到瞬时值的表示式
j t E (x, y , z, t ) Re E ( x, y , z ) e
E (x, y , z, t ) E0 ( x, y , z ) cos(t )
24
4
微分形式麦克斯韦方程组
D H J t E B t D B 0
本构关系
在各向同性的媒质中
D E B H J E
2013-9-10
电磁场理论
25
2013-9-10
电磁场理论
26
麦克斯韦方程组的意义
27 2013-9-10 28
交变电流电磁场
交变电流(1)中性面线圈平面与磁感线垂直的位置，或瞬时感应电动势为零的位置。
中性面的特点：a ．线圈处于中性面位置时，穿过线圈的磁通量Φ最大，但Φt∆∆＝0；产生：矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动。
变化规律e ＝NBS ωsin ωt=E m sin ωt ；i ＝I m sin ωt ；(中性面．．．位置开始计时)，最大值E m ＝NBS ω 四值：①瞬时值②最大值③有效值电流的热效应规定的；对于正弦式交流U＝0.707U m ④平均值不对称方波：2I I I 2221+=不对称的正弦波 2I I I 2m22m1+= 求某段时间内通过导线横截面的电荷量Q ＝I Δt=εΔt/R ＝ΔΦ/R我国用的交变电流，周期是0.02s ，频率是50Hz ，电流方向每秒改变100次。
瞬时表达式：e ＝e=2202sin100πt=311sin 100πt=311sin 314t线圈作用是“通直流，阻交流；通低频，阻高频”． 电容的作用是“通交流、隔直流；通高频、阻低频”．变压器两个基本公式：① 2121n n U U = ②P 入=P 出，输入功率由输出功率决定．．．．．．．．．．．， 远距离输电：一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。
并按照规范在图中标出相应的物理量符号。
一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分别为、n 1、n 1/ n 2、n 2/，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。
功率之间的关系是：P 1=P 1/，P 2=P 2/，P 1/=P r =P 2。
电压之间的关系是：2122221111,,U U U n nU U n n U U r +=''=''='。
电流之间的关系是：2122221111,,I I I n n I I n n I I r ==''=''='.求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。
第五章 交变电磁场
2011-8-30 10
v 2 v v ∂ H 2 ∇ H − µε 2 = −∇ × J ∂t
从式(5-2-6)中可以看出，t时刻的场矢量的状态是由时刻(t − R v )的源 中可以看出， 时刻的场矢量的状态是由时刻 从式 中可以看出 量状态所决定的， 是电磁波传播所需要的时间间隔。 量状态所决定的，这说明 (R v ) 是电磁波传播所需要的时间间隔。由 于场矢量是由源量J 对时间和空间的微分运算所决定的， 于场矢量是由源量 和 ρ 对时间和空间的微分运算所决定的，因此 它们随时间[频率 和空间[幅度 的变化率越大，其辐射能力就越强。 频率]和空间 幅度]的变化率越大 它们随时间 频率 和空间 幅度 的变化率越大，其辐射能力就越强。 在不包含电流或电荷的无源区间，原波动方程化为： 在不包含电流或电荷的无源区间，原波动方程化为： v v 2 2 v v ∂ E ∂ H 2 2 ∇ E − µε 2 = 0 ， ∇ H − µε 2 = 0 ∂t v ∂tv
80mW
2011-8-30 12
∂2H x ∂2H x ∂2H x 1 ∂2H x + + − 2 =0 2 2 2 2 v ∂t ∂x ∂y ∂z ∂2H y ∂x
2
+
∂2H y ∂y
2
+
∂2H y ∂z 2
∂2H y 1 − 2 =0 2 v ∂t
∂2H z ∂2H z ∂2H z 1 ∂2H z + + − 2 =0 2 2 2 2 ∂x ∂y ∂z v ∂t
场强叠加原理: 场强叠加原理: 彼此叠加的场矢量不仅必须是同一个观察点的 场矢量，而且必须是同一时刻的场矢量。同理，一个场矢量的 各坐标分量，一定也是同一观察点、同一时刻的函数。 简谐交变电磁场: 简谐交变电磁场: 交变电磁场随时间按正弦或余弦函数规律变化。 变化的电场与变化的磁场彼此不是孤立的，是有联系的！ 变化的电场与变化的磁场彼此不是孤立的，是有联系的！
第6章交变电磁场课件
t
1 2
E2
1 2
mH
2
s
E2
利用矢量恒等式 ( E H ) H ( E ) E ( H )
E
H
t
1 2
E2
1 2
mH
2
s
E2
在时变场中总电磁能量密度为
于是得
w
we
wm
1E2 2
1 2
mH
2
(E
H
)
w t
p
单位体积损耗的的焦耳热为
p s E2
取体积分，并应用散度定理得
S
EH
20
例题：课本例6.4
一个漏电的圆盘电容器,其漏电导率为s, 介电常数 为, 导磁率为m0, 圆盘面积足够大以致可以忽略边
缘效应. 当电容器所加电压为U=U0cosωt时, 求电容器中任意点的磁场强度H。
解： 由第一方程
JT
H • dl C
sE
S Jd
JT Jd • dS D E
j
1 2
U0I0
sin
耗能
储能
复数形式的坡印廷定理
对于简谐振荡的电磁场 E E0e jkz H H 0e jkz
说明相位变化的方向是+z方向，电磁波能量传播的方向是
+z方 向， 时间因子包含于E0和H0中.
1 2
EH*
• dS
jw
V
1 2
mH
2 0
E02
dV
V
1 2
(s
E2 )dV
填充空气,电压为U=U0sinωt, 距离d 很小, 面 积S 较大，电容器中的电场均匀分布。
证明：流进封闭面的传导电流等于流出封闭面的位移 电流。
电磁感应中的交变电磁场分析与优化
电磁感应中的交变电磁场分析与优化电磁感应是一种重要的物理现象，它在我们的日常生活中无处不在。
在电磁感应中，交变电磁场的分析与优化是一个关键的问题。
本文将探讨交变电磁场的分析方法以及如何优化电磁感应的效果。
交变电磁场是指频率不断变化的电磁场。
在电磁感应中，交变电磁场的分析是非常重要的，因为它可以帮助我们理解电磁感应现象的本质。
为了分析交变电磁场，我们需要使用一些数学工具，如矢量分析和微积分。
通过这些工具，我们可以计算出电磁场的磁感应强度和电场强度的分布情况。
在电磁感应中，优化交变电磁场的效果是非常重要的。
优化可以帮助我们提高电磁感应的效率和准确性。
为了优化交变电磁场，我们可以采取一些方法。
首先，我们可以改变电磁场的频率和振幅，以获得更好的效果。
其次，我们可以改变电磁场的空间分布，以使其更加均匀。
最后，我们可以改变电磁场的时间分布，以使其更加稳定。
为了更好地理解交变电磁场的分析与优化，让我们以一个具体的例子来说明。
假设我们有一个交变电磁场源，我们想要计算在某个位置的磁感应强度。
首先，我们可以使用安培环路定理来计算磁感应强度。
通过在一个闭合路径上测量电流的大小，我们可以得到磁感应强度的大小。
然后，我们可以使用法拉第定律来计算磁感应强度的方向。
法拉第定律告诉我们，当磁场变化时，会在闭合回路上产生电动势，从而产生电流。
通过测量电流的方向，我们可以确定磁感应强度的方向。
在优化交变电磁场的效果方面，我们可以采取一些措施。
首先，我们可以调整交变电磁场的频率和振幅，以获得更好的效果。
如果频率太低或振幅太小，电磁感应的效果可能不明显。
相反，如果频率太高或振幅太大，可能会产生不必要的能量损耗。
因此，我们需要找到一个合适的频率和振幅，以使电磁感应达到最佳效果。
其次，我们可以改变交变电磁场的空间分布。
通过调整电磁场源的位置和形状，我们可以使电磁场在目标区域内更加均匀分布。
这可以提高电磁感应的效率和准确性。
例如，我们可以使用多个电磁场源来覆盖整个目标区域，以使电磁场更加均匀。
交变磁场产生原理
交变磁场产生原理引言：交变磁场产生原理是电磁学中的重要概念之一。
它描述了当电流通过导线时，所产生的磁场随时间变化的规律。
本文将详细介绍交变磁场产生的原理，包括法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律是描述磁场产生的基本原理之一。
根据法拉第电磁感应定律，当导体中的磁通量发生变化时，导体两端将产生感应电动势。
这个感应电动势的大小与磁通量变化的速率成正比。
具体而言，当导体中的磁通量Φ发生变化时，感应电动势E的大小可以用以下公式表示：E = -dΦ/dt其中，E表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量的变化率。
负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
二、安培环路定理安培环路定理是描述磁场产生的另一个重要原理。
根据安培环路定理，通过闭合回路的总磁场强度等于该回路所包围的电流的代数和。
具体而言，当电流通过导线时，所产生的磁场可以通过安培环路定理计算。
根据安培环路定理，通过闭合回路的总磁场强度B可以用以下公式表示：∮B·dl = μ0·I其中，∮B·dl表示磁场强度沿闭合回路的环路积分，μ0表示真空中的磁导率，I表示通过闭合回路的电流。
三、交变磁场产生原理根据法拉第电磁感应定律和安培环路定理，可以得出交变磁场产生的原理。
当交流电流通过导线时，电流的方向和大小都会随时间变化。
由于电流的变化，导线周围的磁场也会随之变化。
具体而言，当交流电流通过导线时，导线中的电流方向会周期性地改变。
根据安培环路定理，这种电流变化会导致导线周围的磁场强度也周期性地改变。
同时，根据法拉第电磁感应定律，这种磁场变化会在导线两端产生感应电动势。
由此可见，交变磁场的产生是由交流电流引起的。
当电流方向改变时，导线周围的磁场也会相应地改变。
这种磁场变化会在导线两端产生感应电动势，从而形成交变磁场。
结论：交变磁场产生原理是电磁学中的重要概念。
它通过法拉第电磁感应定律和安培环路定理描述了当电流通过导线时，所产生的磁场随时间变化的规律。
《交变电磁场》课件
在电场的作用下，物质的分子或原子会发生极化现象，即正 负电荷中心分离，形成电偶极子。
磁场对物质的作用
磁场对物质的磁化作用
在磁场的作用下，物质的分子或原子会发生磁化现象，即产生磁偶极矩，形成磁畴结构 。
磁场对物质的洛伦兹力作用
在磁场和运动电荷的共同作用下，电荷会受到洛伦兹力的作用，导致电荷的运动轨迹发 生偏转。
THANKS
新型材料在交变电磁场领域的应用将进 一步拓展，为电磁场理论和技术的发展 提供新的思路和方向。
VS
详细描述
随着科技的不断发展，新型材料如碳纳米 管、石墨烯等在交变电磁场领域的应用逐 渐受到关注。这些新型材料具有优异的电 学、热学和力学性能，为交变电磁场的发 展提供了新的可能性。
高频、高强度交变电磁场的研究
《交变电磁场》PPT课件
contents
目录
• 交变电磁场概述 • 电磁场基本理论 • 交变电磁场的产生与变化 • 交变电磁场对物质的作用 • 交变电磁场的应用实例 • 交变电磁场的发展趋势与展望
01
交变电磁场概述
定义与特性
总结词
交变电磁场的定义和特性
详细描述
交变电磁场是指电磁场的强度、方向和相位随时间变化的电磁场。它具有周期 性、振荡性和方向性的特点，是电磁波传播的媒介。
交变电磁场对物质的综合作用
交变电磁场对物质的电动力学效应
在交变电磁场的作用下，物质中的电荷和电流会受到电动力学的效应，如电磁感应、电磁波的传播等 。
交变电磁场对物质的热效应
在交变电磁场的作用下，物质会产生热效应，即电磁能转化为热能，引起物质温度的升高。
05
交变电磁场的应用实例
交流电机的原理与应用
交变磁场的原理
交变磁场的原理交变磁场是指磁场的大小和方向随时间变化的情况。
在自然界和工程技术中，交变磁场是一种非常普遍的现象，例如交变电流在导线中产生的磁场、变压器中的磁场变化等。
了解交变磁场的原理对于我们理解电磁学的基本原理以及在电力系统、通讯系统等领域的应用具有重要意义。
在交变磁场中，磁感应强度B和磁场中的磁通量Φ都随时间变化，其变化规律可以用下面的公式描述：Φ = B·S·cos(ωt)。
其中，Φ表示磁通量，B表示磁感应强度，S表示磁场的面积，ω表示角频率，t表示时间。
从上面的公式可以看出，磁通量随时间的变化是以角频率ω进行正弦或余弦振荡的。
交变磁场的产生主要有两种方式，一种是通过交变电流在导线中产生的磁场，另一种是通过交变磁场感应产生的电动势。
在交变电流通过导线时，由于电流的大小和方向随时间变化，产生的磁场也会随之变化。
根据安培环路定理和法拉第电磁感应定律，我们可以得到导线周围的磁场随时间的变化规律。
而在变压器中，交变磁场的产生则是通过交变电流在初级线圈中产生的磁场感应到次级线圈中，从而产生电动势，实现能量的传递和转换。
交变磁场的原理不仅在理论研究中有着重要的地位，而且在工程技术中也有着广泛的应用。
在电力系统中，我们常常需要对交变磁场进行分析和计算，以确保电力设备的正常运行和电能的有效传输。
在通讯系统中，交变磁场也是信息传输的重要媒介，例如在变压器中通过交变磁场实现信号的传输和隔离。
总之，了解交变磁场的原理对于我们深入理解电磁学的基本原理以及在工程技术中的应用至关重要。
通过对交变磁场的研究，我们可以更好地设计和优化电力系统、通讯系统等工程设备，为社会经济的发展和人类生活的改善做出贡献。
希望本文能够帮助读者对交变磁场的原理有一个更加清晰的认识，激发大家对电磁学和工程技术的兴趣和热情。
《交变电磁场》课件
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定义
交变电磁场的定 义
交变电磁场的性 质
交变电磁场的应 用
交变电磁场与稳 态电磁场的区别
交变电磁场特点
交变电磁场是指随时间变化而变化的电磁场 交变电磁场具有周期性、振荡性和连续性 交变电磁场中的电场和磁场交替变化，相互激发 交变电磁场在空间传播时会产生电磁波，如光、无线电波等
《交变电磁场》PPT课件
汇报人：PPT
单击输入目录标题 课件介绍 交变电磁场概述 电磁感应原理 交流电原理 变压器原理及应用
添加章节标题
课件介绍
课件背景
交变电磁场的基本概念和原理 课件的主要内容和结构 课件的教学目标和意义 课件的适用对象和范围
课件目的
帮助学生理解交变电磁场的基 本概念和原理
• 课程收获与感悟：分享学生在学习过程中的收获和感悟，包括对知识的理解、对实验的体验以及对未来发展的思考 等。
THANK YOU
汇报人：PPT
未来发展趋势和挑战
• 未来发展趋势：随着科技的不断进步，交变电磁场技术将不断发展和创新，未来将会有更多的应用领域和更广泛的 应用范围。
• 未来挑战：随着交变电磁场技术的不断发展和应用，也面临着一些挑战和问题，如电磁干扰、电磁辐射等，需要不 断研究和探索新的解决方案。
• 展望：未来交变电磁场技术将会更加成熟和稳定，同时也将会带来更多的商业机会和经济效益，为人类社会的发展 做出更大的贡献。 以下是用户提供的信息和标题： 我正在写一份主题为“《交变电磁场》PPT课件”的PPT,现在 准备介绍“总结与展望”,请帮我生成“课程总结”为标题的内容 课程总结
交变电磁场应用
电磁感应：发电机、 变压器等设备利用 电磁感应原理产生 电能
2011第十一章交变电流电磁场电磁波解读
第十一章 交变电流 电磁场和电磁波一、正弦交变电流1．正弦交变电流的产生如甲图所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，或如乙图所示，垂直穿过固定线圈的匀强磁场的磁感应强度随时间按正弦规律变化，以上两种情况下，穿过线圈的磁通量φ的瞬时值变化规律都是φ=BS sin ωt ，线圈内感应电动势的瞬时值变化规律都是e=φ´=BS ωcos ωt ，两种不同情景下产生感应电动势的效果是完全一样的（若是n 匝线圈则e=nBS ωcos ωt ）。
这就是正弦（余弦）交变电流。
以上两种情况的共同特点是：φ(t )和u (t )必然互为余函数。
磁通量ф瞬时值最大Φm =BS 时，感应电动势的瞬时值e =0；磁通量ф瞬时值最小Φ=0时，感应电动势的瞬时值最大e m = nBS ω。
2．交变电流的有效值交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
⑴只有正（余）弦交变电流的有效值才一定是最大值的22倍。
⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。
（电容器的耐压值是交流的最大值。
）3．正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值，特别要注意它们之间的区别。
以电动势为例：最大值用E m 表示，有效值用E 表示，瞬时值用e 表示，平均值用E 表示。
它们的关系为：m E E 22=，e =E m sin ωt 。
平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：tn E ∆∆Φ=。
特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不可混淆。
我国日常生活用的市电电压为220V ，其最大值为U m =2202V=311V ，频率为50H Z ，所以其电压瞬时值的表达式为u =311sin314t V 。
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B
l
o
e
f
v
x
f e(v B) —— 非静电力 FK
FK 非静电场 EK e v B
2. 动生电动势
i EK dl (v B) dl
静电场
非静电力作 功的位移元
8
讨论 (1) 注意矢量之间的关系
第十章
变化的磁场和变化的电场
法拉第（Michael Faraday, 1791-1867），伟大 的英国物理学家和化学家..他 是电磁理论的创始人之一，于 1831年发现电磁感应现象，后 又相继发现电解定律，物质的 抗磁性和顺磁性，以及光的偏 振面在磁场中的旋转.
静电场
1
§1 电磁感应的基本规律 一、电磁感应现象
B
R
v
l d
dl
R
i (v B) dl vBdl
O O
A
O
A
BR 2 l Bdl ( A O) O 2
R
方法二(法拉第电磁感应定律):
1 2 在 dt 时间内导体棒切割磁场线 dΦ R d B 2 dΦ 1 2 d 1 2 BR （方向由楞次定律确定） i BR 2 2 dt dt
I
A
FK
B
• 表征了电源非静电力作功本领的大小 • 反映电源将其它形式的能量转化为电
能本领的大小 非静电性场强 EK FK / q
电源
u AB u A uB
EK dl
B A
AK FK dl q EK dl B B
A
A
对闭合电路
EK dl
4. 测感应电量qi
1 dqi Ii dt dΦ R
若△t内，回路包围的磁通量的增量为Φ2－Φ1， 则通过回路截面的感应电量：
qi
t2 t1
I i dt Φ
Φ2
1
1 1 dΦ Φ1 Φ2 R R
静电场 4
三、楞次定律
感应电流有确定的方向，它所产生的磁场总是阻碍 回路中原来磁通量的变化。 楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的体现。 感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
静电场 6
§2 动生电动势和感生电动势
引起磁通量变化的原因 第一类 第二类 ××××××××
××××××××
G
×××××××× 2）稳恒磁场中的导体运动, 或者回路面积变化 动生电动势
静电场 7
B
1）导体不动，磁场变化
感生电动势
一、动生电动势
dΦ dx i Bl Bl dt dt
（3）利用 i
a b
B dl
i 0
说明电动势的方向与积分路线方向相同 说明电动势的方向与积分路线方向相反
11
i 0
例 在匀强磁场 B 中，长 R 的铜棒绕其一端 O 在垂直于 B 的 平面内转动，角速度为 求 棒上的电动势 解: 方法一 (动生电动势):
n
Φ 0
Φ0
dΦ 0 dt
N
S
0
静电场
N
dΦ 0 dt
n S
0
3
dΦ d( NΦ) dΨ 2. 若回路是 N 匝密绕线圈 N dt dt dt
Ψ N —— 磁通链数，即线圈总的磁通匝数。
3. 若闭合回路中电阻为R
i dqi dΦ Ii R Rdt dt
a
b
uab Ee dl
a
静电场
b
ab uab
10
i (v B) dl
dl
计算电动势
静电场
求动生电动势的一般步骤： （1）规定一积分路线的方向，即dl方向。
B
v
（2）任取 dl 线元，考察该处 v B 方向 以及
(v B) dl 的正负
法拉第的实验：
• 电键闭合和断开瞬间线圈中产生电流 • 磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流
电磁感应实验的结论 当穿过闭合回路的磁通量发生 变化时,回路中就产生感应电流
Φ B dS
Bcos dS
Φ变
静电场
B、S、θ 变
产生电磁感应
2
二、法拉第定律
当穿过闭合回路的磁通量发生变化时， 回路中的电动势等于穿过回路的磁通量随 i d m dt 时间的变化率的负值。即： 讨论 1. 负号的意义：在一定正方向规定下，指出εi的方向。
机械能
焦耳热
+ B +
+ + +Fm +
+ + + + + + + +
+ + + + + + + +
+
+ + +
维持滑杆运动必须外加一 力，此过程为外力克服安培 力做功转化为焦耳热.
静电场
+ + +
Ii
v
+ + +
+ + +
+ + + + +
5
四、电动势的概念
定义：将单位正电荷从负极 AK 经过电源内部搬到正极，非 q 静电力所作的功。
静电场 9
洛伦兹力不做功？ (3) 感应电动势做功，
F V (f f ') (v v ')
f v' f' v evBv ' ev ' Bv 0
洛伦兹力做功为零 (4) 电动势和电势差
f'
e
v'
f
B
v
V
F
动态平衡时: Ek Ee
ab Ek dl
dl
v
v
dl
B
i 0
vB 0BFra bibliotekv B 0 (v B) dl 0
(2) 对于运动导线回路，电动势存在于整个回路
i (v B) dl B (v dl )
B (vΔt dl )/Δt B dS'/t Φ / t (电磁感应定律)
静电场 12