电磁感应与暂态过程PPT课件

动生和感 生电动势 均适用
(t)
B
d
dt
洛仑兹和麦克斯韦表述
引辅助线,使回路闭合. 对于动生电动势,要求 辅助线不动;对于感生 电动势,要求辅助线处
处与 E 旋 垂直.
(vB)•dlE旋•dl
(L)
(L)
揭示电磁感 应的实质
2.3 感生电动势（4）
电磁感应佯谬
洛仑兹和麦克斯韦表述
B A
Ch5 电磁感应和暂态过程
§ 1 电磁感应定律 § 2 动生电动势和感生电动势 § 3 互感和自感 § 4 暂态过程 § 5 灵敏电流计和冲击电流计
§ 1 电磁感应定律
1820年，奥斯特(丹麦) ，电流磁效应。
磁? 电
1831年，法拉第(英国) ，电磁感应定律。
§ 1 电磁感应定律
1.1 电磁感应现象(1)
几十Hz
B
E旋
E旋
Hale Waihona Puke Baidu
t
加速 减速 减速 加速
电子沿圆形轨道 不断地被加速.
条件？
指向 指向 背离 背离 圆心 圆心 圆心 圆心
工作区
2.4 电子感应加速器(2)
E旋
O F洛
v
R
BR
如何使电子在恒定 的轨道上运动？
B
t
v
t
Rconst
BR
1 2
B
§ 3 互感和自感
3.1 互感
B2
21
I1
21
互感 M
1
L1
M
L2
顺接
2
LL1L22M
1
L1
M
L2
反接
2
LL1L22M
3.3 自感磁能和互感磁能(1)
电容储能
C
-dq
自感磁能
L Ldi dt
U i:0I
+
We
1 2
CU
2
LE
i
0I
WL
1 2
LI 2
3.3 自感磁能和互感磁能(2)
互感磁能
21Mdi2 dt 12Mdi1 dt
M
0 I1 i 1
E1
实验3
B不变，导 体运动时，
I0
Bconst
C 导线轨 电流计
v
v
D
导体切割磁力线运动时产生感应电流 结论：闭合回路磁通量变化时产生感应电动势
t, (t)
§ 1 电磁感应定律
1.2 法拉第定律(1)
B
B
I 0 N匝
d
dt
负号代 表方向
d
dt
i
磁通匝 链数或 全磁通
例题
Bconst
E旋 •dl ( L)
E•dl 0 E•dl 0
共同点： 对电荷施加力的作用
2.3 感生电动势（2）
dB dt 0
E旋
S L
E位
EE旋E位
闭合回路L 包围面积S
E•dl B•dS
(L)
(S) t
电磁理论一 个基本方程
2.3 感生电动势（3）
感应电动势两种表述和两种计算方法
法拉第表述 A
不作功，能
金属 V 1
量传递者。
2.2 交流发电机的基本原理
oC
B
N S DS
A o n
原动机
克服阻力矩作功
LIS(nB)
t0
n
v
N AB
CD S
B
v
B Scost
T
t
2.3 感生电动势（1）
dB dt 0
静电场 电荷激发
有源场 无旋场
感生电场 变化磁场激发
无源场 有旋场
E 非静 旋 电力
NS
I I
插入时， N S
,
阻止增加
I
I I
拔出时， N S
,
阻止减少
I
楞次定律：感应电流的方向，总是使它产
生的磁场阻止引起感应电流的磁通量的变化
1.3 楞次定律（2）
S 插入
S
N
NS
N
右手 定则
N 拔出
NS
S
右手 定则
S I I
插入时， N S , 阻止插入
N I I
拔出时， N S , 阻止拔出
实验1
磁铁不动，线 圈运动时，
I0
N
线圈不动，磁铁
插入或拔出时，
S
I0
电流计
磁铁与线圈作相对运动时产生感应电流 相对运动本身？ 磁场变化？
实验2
§ 1 电磁感应定律
1.1 电磁感应现象(2)
线圈不动， K接
通或断开的瞬间
K
I0
电流计
磁场变化时产生感应电流 磁场不变时？
§ 1 电磁感应定律
1.1 电磁感应现象(3)
金属
D
C (vB)•dl
例题 AO ?
vA
K dl
B
Ol L
A
K•dl
1BL2
O
2
2.1 动生电动势(2)
D
f1eV1B
V1
V1
f1
作正功 矛盾？
C
FeVB
金属
不作功
2.1 动生电动势(3)
作负功， 作正功，
迫使外界 把机械能
f2
F
V1
提供机械 能。
转换成电 能。
V2 V
f1
Ff2 f1
O R
金属圆盘
v B
AO
1 BR2
2
2.3 感生电动势（5）
法拉第表述
B A
O
R
0 ?
法拉第表述
A
B
AO
1 BR2
2
2.3 感生电动势（6）
动生和感生电动势关系
（1）分类不是绝对的
N 感生
S 电流计
N 动生
S 电流计
（2）相互转化不是普遍的
2.4 电子感应加速器(1)
楞次定律：感应电流的效果总是反抗引起感
应电流的原因
1.4 电涡流和电磁阻尼（1）
B
金属
+ ++
电涡流
1.4 电涡流和电磁阻尼（2）
电涡流效应应用之一：电磁感应炉 电涡流效应应用之二：电磁阻尼和驱动
电磁阻尼
电磁驱动
背面 N极
S
背面 N极
SS
金属 N
NS
金属盘
>>
I
j
f 0Hz
f1
f2
f3
1.5 趋肤效应
C
v Dx
l 导线轨
Blv
1.2 法拉第定律(2)
方向确定方法
n
B t ,B
标定 n 右
方向
手
定
L 回路绕行方向 则
L
ddt0 0
B
d d t 确定 的正负
L
0 , 与L 同向 0 , 与L 反向
n
ddt0 0
1.3 楞次定律（1）
右手 定则
S 插入
N
NS
右手 定则
S
N 拔出
I
i
i
B
趋
肤
(d , j)
(0 , j0 )
效
应
j j0ed ds
趋
ds
503
f
肤 深 度
§ 2 动生电动势和感生电动势
感应 电动势
动生 v
电动势
感生 电动势
C
Dx
Bconst
l 导线轨
B 变化
2.1 动生电动势(1)
fL evB
D
K
v v
K fL vB e
fL
C
D
C K•dl
B1
I2
12
12
21 MI2
21
M
dI2 dt
与线圈形状， 12 MI1
匝数，相对 位置有关。
12
M
dI1 dt
例题 M?,12 ?
N2
B1 I1
N1,S,l,dI1 dt
M
0
N1N2 l
S
M dI1
dt
§ 3 互感和自感
3.2 自感
B
I1
自感电动势
LI
自感系数:与线圈形状， 匝数，相对位置有关。
WM MI1I2
E2
i 2 0 I2
对电流起阻碍作用（ ）
对电流起推动作用（ ）
§ 4 暂态过程
L dI
dt
例题1 L?, ?
B
I1
N,S,l,dI dt
L 0N 2S
l
例题2 自感现象解释
S1
L
S2
EK
例题3
共轴传输线 的自感系数
II
l
B
L 0l ln b
2 a
a
r
r+dr
b
§ 3 互感和自感
互感和自感的关系
I2
N2
2
I1
N1
无漏磁
1
M L1L2
§ 3 互感和自感
线圈串接的自感