第九章-变化的电磁场
变化的电磁场.

左、右底面、侧面Sc和侧面 Sv构成闭合曲面 S!
B
lc
a
dS
lc
B dl vΔt
Sv
Sc
B
dSc
l c
B
dSl
c
0
v BdlΔt (
b a
际应用,故动生电动势的计算很重要。
1.
对于导线回路
(1)
v
B
dl
l
v
(2) dm
dt
2. 对于一段导线
b
(1) ab a v B dl
(2)
ab
dm
激发磁场?
电磁感应现 象的应用
电工技术:发电机、感应电动机、变压器
电子技术:各种电感元件 电磁测量技术:自动化仪表
场
变 化 电 磁 场
第 16 章 变化的电磁场
§16.1 电磁感应定律
基本现
磁的 §16.2 动生电动势
电效 应及
§16.3 感生电动势
感应电场
象及其 理论分 析
其应 用
§16.4 自感和互感 §16.5 电容和电感电路中的暂态电流
Faraday一生淡泊名利,洁身自爱。他自幼生活 贫困,进入科学界后一直靠工资度日,十分清贫 。他发明很多,但从不申请专利。他拒绝企业咨 询的优厚报酬和巨额赠款,也拒绝了皇家学会的 高官厚禄,不愿出任皇家学会会长,拒绝接受爵 士称号。他表现自己的意愿是“我必须保持平凡 的Faraday以终。”
变化的电磁场

m
BdS
S
d l2 d
0i 2 x
l1dx
0il1 2
ln
d
l2 d
章目录
节目录
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9.1 电磁感应定律
线圈中感应电动势:
i
dm
dt
0l1
2π
I0
cos t
ln
d
d
l2
εi也是随时间作周期性变化的,εi>0表示矩形线圈中感应电动势沿顺时针方向,εi <0表示它沿逆时针方向.
第9章 变化的电磁场
法拉第 (Michael Faraday, 17911867),伟大的英国物理学家和化学家. 他创 造性地提出场的思想,磁场这一名称是法拉第 最早引入的. 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.
一、动生电动势
动生电动势的非静电力场来源
f (e)v B
洛仑兹力
平衡时
f Fe eEk
Ek
f e
v B
b
iab
Ek dl
(v B) dl
a
任意形状导线L
i
(v B) dl
L
章目录
b
i
a
节目录
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9.2 动生电动势与感生电动势
F e(u v) B eu B ev B f ' f
下一页
9.1 电磁感应定律
二、楞次定律
楞次定律:闭合回路中感应电流的方向,总是使它所激发的磁场来阻止引起感应电流 的磁通量的变化.(感应电流的效果,总是反抗引起感应电流的原因.)
大学物理课件第九章变化的电磁场(第一讲)

绕行方向
i
(c ) 0 , 减少
( d ) 0 , 减少
9
1)闭合回路由 N 匝密绕线圈组成
,
d dt
磁通匝数(磁链) N Φ
[psi:] [fai]
2)若闭合回路的电阻为 R ,感应电流为
I
R
1 dΦ R dt
t t 2 t1 时间内,流过回路某横截面的电荷
c
v
B
b
16
一般情况下:对于一段任意形状的导线在磁场中的平动 或者一段直导线在磁场中的转动情况,用定义求解较好。
v B d l
而对于闭合线圈或一段曲导线在磁场中绕定轴转动的情 况,用法拉第感应定律求解较好。
d dt d dt S B d S
5
一
电磁感应(electromagnetic induction)现象 当穿过闭合回路 所围面积的磁通 量发生变化时, 回路中会产生感 应电流的现象, 称为电磁感应现 象。产生的电流 称为感应电流, 相应的电动势称 为感应电动势。
6
二
电磁感应定律
1845年,德国物理学家纽曼在法拉第研究的基础上推导 出感应电动势的表达式: 当穿过闭合回路所围面积的磁通量发生变化时,回 路中会产生感应电动势,且感应电动势正比于磁通量对 时间变化率的负值。
棒的一端转动,求铜棒两端的感应电动势. 解 d (v B ) dl + + + + + + + P + + + +d l+ + + vBdl
09_01_电磁感应的基本定律

第九章变化的磁场与变化的电场电磁感应现象的基本规律及其应用麦克斯韦电磁场理论的基本概念麦克斯韦方程组法拉第简介—— 1791年出生在英国伦敦附近的一个小村里,父亲是铁匠,自幼家境贫寒,无钱上学读书。
13岁时到一家书店里当报童,次年转为装订学徒工。
1812年学徒期满,法拉第打算专门从事科学研究。
次年,经著名化学家戴维推荐,法拉第到皇家研究院实验室当助理研究员。
这年底,作为助手和仆人,他随戴维到欧洲大陆考察漫游,结识了不少知名科学家,如安培、伏打等,这进一步扩大了他的眼界。
1815年春回到伦敦后,在戴维的支持和指导下作了好多化学方面的研究工作1821年开始担任实验室主任,一直到1865年1821年法拉第读到了奥斯特电流磁效应的论文《关于磁针上的电碰撞的实验》。
该文给了他很大的启发,使他开始研究电磁现象。
经过十年的实验研究(中间曾因研究合金和光学玻璃等而中断过)1824年被推选为皇家学会会员。
次年法拉第正式成为皇家学院教授1831年发现电磁感应现象1833年发现电解定律1837年发现电解质对电容的影响,引入了电容率概念1845年发现磁光效应,后又发现物质可分为顺磁质和抗磁质等1851年曾被一致推选为英国皇家学会会长,但被他坚决推辞掉了1867年8月25日坐在书房的椅子上安祥离开人世,遵照他的遗言,在他的墓碑上只刻了名字和生死年月02_01电磁感应的基本定律1电源电动势如果在闭合回路中形成持续不断的电流,必须要有非静电力的作用——电源电源提供的非静电力克服静电力做功,不断地将其它形式的能量转换成电能。
电源是能提供非静电力的装置。
电动势是用来定量描述非静电力做功的本领。
把单位正电荷绕回路一周时,非静电力所做的功,定义为电源的电动势。
k LWE dl q ==⋅⎰ E —— k E 为非静电场强度如果非静电场强度k E 只存在于电源内部,电源外部电路:0k E dl ⋅=⎰外k E dl +-=⋅⎰E —— 把单位正电荷经电源内部从负极移至正极时非静电力所作的功电动势的方向为电源内部负极到正极的方向 2 电磁感应现象穿过一个闭合导体回路所包围的面积的磁通量发生变化时,导体回路中就有电流产生 —— 电磁感应现象 回路中的电流 —— 感应电流 相应的电动势 —— 感应电动势如图XCH003_178所示的回路,无论磁感应强度B 发生变化,或一段导体做切割磁力线运动,或回路的形状发生变化,或回路所在空间的磁介质发生变化,都将在回路中产生感应电流。
大学物理-第九章 电磁感应 电磁场理论

2.电场强度沿任意闭合曲线的线积分等于以该曲线
为边界的任意曲面的磁通量的变化率的负值。 3.通过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。
4.磁场强度沿任意闭合曲线的线积分等于穿过以该 曲线为边界的曲面的全电流。
第第九十章一电章磁真感空应中的电恒磁定场磁理场论
麦克斯韦方程组(物理含义)
(1) SDdSq (2)
例1 有一圆形平板电容器 R , 现对其充电,使电路上
的传导电流为 I ,若略去边缘效应, 求两极板间离开轴
线的距离为 r(r R) 的区域的(1)位移电流;
(2)磁感应强度 .
解 如图作一半径
Q Q
为 r平行于极板的圆形
回路,通过此圆面积的
电位移通量为
I
R P*r
I
ห้องสมุดไป่ตู้
D D(πr2)
D
Edl BdS
L
s t
(3) SBdS0
(4) LHdl IsD t dS
1.电荷是产生电场的源。
2.变化的磁场也是产生电场的源。
3.自然界没有单一的“磁荷”存在。
4.电流是产生磁场的源,变化的电场也是产生磁场的源。
第第九十章一电章磁真感空应中的电恒磁定场磁理场论
解:∵
B只分布在R 1
r
R 2
区
域内且
wm
B2 2
8
I2 2r 2
B I 2 r
第第九十章一电章磁真感空应中的电恒磁定场磁理场论
RR11 RR22
⊙⊙BB II
rr ⊕⊕BB
r dr
所以取体积元为 dVl2rdr
W m VwmdVR R1 28μπ2Ir22l2πrdr
第九章 电磁场理论

第九章 电磁场理论教学基本要求:1、 了解电介质的极化,磁介质的磁化现象以及微观解释,了解铁磁质的特性,了解各项同性介质中的D 和E,H 和B 之间的关系和区别,了解介质中的高斯定理和安培环路定理。
2、 了解电容。
3、 了解电能密度和磁能密度的概念。
了解麦克斯韦方程组的物理意义。
了解电磁场的物质性§9-1 电介质和导体一、电介质的极化(一)电介质分子的偶极子模型 1. 偶极子模型:核,核外电子2. 无极分子:0=l ( ,,,222CO N H )3. 有极分子:0≠l ( ,,2CO O H(二)电介质的极化和击穿1. 极化:在外场作用下介质表面出现束缚电荷的现象 ① 无极分子的极化—位移极化 ② 有极分子的极化—以转向极化为主2. 电介质的击穿:外场强很大时,绝缘体→导体(三)电极化强度P1. 定义:单位体积内分子电矩的矢量和Vp P i ∆∑=2. 单位:2-⋅m C 3. 量纲:2-ITL 4.P 与E的关系:E P e 0εχ=EEe χ:电极化率,纯数与电介质有关5. P与σ'的关系:n P ⋅='σ(三)均匀电介质中的场强E1.相对介电常数:EE r 0=ε2.电介质中的场强: E E E E r'+==00ε e r χε+=1(四)有电介质时的环流定理和高斯定理1. 环流定理:0=⋅⎰L l d E2.高斯定理:q S d D S ∑=⋅⎰P E E E E D e r +=+===000)1(εχεεεε例1.两块无限大的导体平板A、B,面积为S,间距为d ,平行放置,A板带有电量Q,B板不带电,求静电平衡时两板各个表面上的电荷面密度以及两板间的电势差; 另:(1)若q Q q Q ==21,2(2)若B板或A板接地(3)若中间连线,则情况如何? 例2.一半径为1R 的导体小球,带电量为q ,放在内外半径分别为2R 和3R 的同心导体球壳内,导体球带电量为Q。
电5.变化的电磁场.ppt

mR ) t
22
• [例] 在垂直于均匀磁场B的某平面上,有一 长为R的金属细棒AB绕A端在平面上以角速度 ω转动,试求金属棒两端间的电势差.如果以半 径为R的金属盘取代本题的AB棒,仍在此平面 内绕盘心而转动,盘面与平面一致,其他不变, 再求盘心与边缘之间的电势差.
[解] 任取一金属棒线元dr,其位置距A端为r,其速度大 小v=rω,则dr上的动生电动势为
12
在一段导线中的动生电动势:
B ab
b
动ab
(b)
(V
B) d l
dl ab
(a)
若B const . ,V const . ,则
(b)
ab
B
动ab (V B) d l (V B) ab
7
解:(1)螺绕环内的磁感应强度为:
B 0nI
因为磁场完全集中于环内,故通过线圈A的磁通量 Φ为
BS 0nIS
因此,线圈A中感应电动势 的量值为
|
N
d dt
|
0nNS
|
dI dt
|
6.28105V
8
(2)线圈A接入一冲击电流计,形成闭合回路,E
在此回路中产生感应电流Ii,且
解: 动OA
(A)(V
B)
d
l
(O)
B
A
(A) (O)
VB d
l
V
dl
l
O
金属杆
L
0
大学物理第09章变化的电磁场课件讲义

电子在洛仑磁力的作用下,将沿棒向下端移动而积聚, 使原来电中性的导体棒,上端带正电,下端带负电。
在导线棒上、下两端的 电荷将激发静电场 E
方向:ab
则电子又受静电力作用
Fe eE
静电力的方向与洛
仑兹力的方向相反
a+++ ++
Fe
B
E
b Fm
-------------------------------------------------------------------------------
产 ?生
对称性 → 磁的电效应?
1831年,法拉第 经过了十年不懈的探索发现: 电磁感应现象
-------------------------------------------------------------------------------
S
N
IG
a v
I
b
a
第9章 电磁感应与电磁场
-------------------------------------------------------------------------------
电磁感应定律的发现,进一步揭示了电与 磁之间的相互联系及转化规律.
麦克斯韦提出了“感生电场”和“位移电 流”两个假说,从而建立了完整的电磁场理 论体系——麦克斯韦方程组
Q R 1 m m 1 2d d tm d t R 1 ( m 1 m 2 )
测Q 可以得到m这就是磁通计的原理 →测量磁感应强度(又称高斯计)
设回路有N 匝线圈,每匝线圈的面积均为S
mNmNSB
当线圈中磁场由0→B时,不考虑Q的正负,则
大学物理 第九章 电磁感应 电磁场理论的基本概念

选择绕行方向如右图所示:
b v
o 0 I x bdr 2r 0 Ib x a dr 0 Ib x a x r 2 ln x 2
x
0 Ivab d m d m dx 方向 动 dt dx dt 2x( x a )
v
19
V a I d a d ω b c b cV
三、法拉第电磁感应定律的使用方法 1、规定任一绕行方向为回路的正方向。由右手螺旋 法则确定回路的正法线方向 en 。 d 正法线方向 2、计算 SB dS 及 dt en 3、由 d 之值确定 i 的方向 dt S d L
i
d dt 0, i 0, i的方向与绕行方向相同 d 0, 0, 的方向与绕行方向相反 i i dt
L
解二: 构成扇形闭合回路
AOCA
B
L
A
1 2 m B dS BS AOCA B L 2
o
C
d m 1 1 2 d BL BL2 dt 2 dt 2
沿OACO
由楞次定律:
A
o
17
例2. 如图所示,一矩形导线框在无限长载流导线I 的场中向右运 动,t时刻如图所示,求其动生电动势。
E涡 dl 0
法拉第电磁感应定律推广为
d E涡 dl L 22 dt
静电荷激发电场 E dl 0 保守力场(无旋场) 电场 d 变化磁场激发电场 E涡 dl dt
d 产生的原因不同。 E涡 dl 涡旋电场 dt 静电场 的区别 电力线不同。 E dl 0 环流不同
大学物理第9章题库答案

第九章 电磁场填空题 〔简单〕1、在竖直放置的一根无限长载流直导线右侧有一与其共面的任意形状的平面线圈,直导线中的电流由上向下,当线圈以垂直于导线的速度背离导线时,线圈中的感应电动势 ,当线圈平行导线向上运动时,线圈中的感应电动势 。
〔填>0,<0,=0〕〔设顺时针方向的感应电动势为正〕(<0, =0)2、磁场的高斯定律说明磁场是 ,因为磁场发生变化而引起电磁感应,是不同于回路变化时产生的 。
相同之处是 。
〔无源场,动生电动势,磁通量发生改变〕3、只要有运动电荷,其周围就有 产生;而法拉弟电磁感应定律说明,只要 发生变化,就有 产生。
〔磁场,磁通量,感应电动势〕4、一磁铁自上向下运动,穿过一闭合导体回路,〔如图7〕,当磁铁运动到a 处和b处时,回路中感应电流的方向分别是 和 。
〔逆时针,顺时针〕5、电磁感应就是由 生 的现象,其主要定律为 ,其中它的方向是由 定律来决定,即 。
〔磁,电,电磁感应定律,楞次,见p320〕6、当穿过某回路中的磁通量发生变化时,电路中 (填肯定或不肯定)产生感应电流;电路中 (填肯定或不肯定)产生感应电动势。
(不肯定, 肯定)7、在电磁感应中,感应电动势的大小与闭合回路的磁通量 成正比。
〔对时间的变化率〕8、在竖直放置的一根无限长载流直导线右侧有一与其共面的任意形状的平面线圈,直导线中的电流由上向下,当线圈平行导线向下运动时,线圈中的感应电动势 , 当线圈以垂直于导线的速度靠近导线时,线圈中的感应电动势 。
〔填>0,<0,=0〕〔设顺时针方向的感应电动势为正〕(=0,>0)9、将条形磁铁插入与冲击电流计串连的金属环中,有-5q=2.010c ⨯的电荷通过电流计,假设连接电流计的电路总电阻25R =Ω,则穿过环的磁通量的变化=∆ΦWb 。
〔4510q R --⨯=-⨯〕10、电磁波是变化的 和变化的 在空间以肯定的速度传播而形成的。
9电磁场与电磁波-第九章图片

下图表示某一瞬时H 线的分布。不管是在近区 还是远区,H线的分布有轴对称性在垂直于天 线的平面内,H线围绕天线旋转成闭合曲线。 H线与传导电流和位移电流交链,成右手螺旋 关系。随电磁波的推进, H 线的半径越来越大。
二、电偶极子的辐射方向图因子 电偶极子的辐射场分布是方向角的函数,为了便于 分析天线辐射场的空间分布情况,我们将离开天线一定 距离处,场量随角度变化的函数f(,)称为天线方向图 因子。 电偶极子(元天线)的方向图因子为:
r
r'
J r 、 r
为了突出电磁场辐射 的本质,设无界自由 空间区域 V 上存在 随时间简谐变化的电 流和电荷,在空间激 发随时谐变的电磁场 可通过位(势)函数 方法获得。
二、 滞后位(推迟位)
一维波动方程
为一维波动方程,其通解的形式如下:
说明: 第一项代表由原点沿径向向外传播的球面波
我们令公式9.5.4等于零,得:
复 习
7.3 电与磁的对偶性
9.4 磁偶极子与开槽天线
电偶极子的远区辐射场可以近似为:
用互换原则,磁偶极子的远区辐射场为:
磁偶极子和电偶极子 的方向图相同,差别 是电场和磁场互换。
纬线
经线
辐射能量非均匀分布。=0 和 ,辐射场为零(最小值); = /2时,辐射场取最大值。
远区电场线
右图表示电偶极子为轴的 子午面上的电场分布。 在近区,E线从正电荷出 发,终止于负电荷。 在远区,电场由变动的磁 场产生,E线可以成闭合 线,与该处的H线互相交 链。在和电偶极子垂直的 方向上,E线最密。
同理,可知矢量滞后位表示为:
一、 电偶极子的电磁场
设电偶极子电流为I ,长度为dl,电流方向为z向。 可知: 代入矢量滞后位复数表达式, 可以求得
大学物理-电子教案第9章 变化的电磁场

间内,通过电路的电量
t
t 1 d
1
1
q I dt
0
0R
dt
dt
0
R
d
R
(
0)
可见, q 与 ( 0 ) 成正比,而与磁通量改变快慢无关。设 t 0 时 0 0 ,只要测 出 R 和 q 、即可得到 ;如果已知回路面积、就可以算出磁感应强度 B。
二、楞次定律
闭合回路中感应电流的方向,总是使感应电流的磁场通过闭合回路的磁通量去补偿 或反抗引起感应电流的磁通量的变化。注意:“补偿或反抗”的是磁通量的变化,而不 是磁通量。
2.法拉第电磁感应定律
不论任何原因使通过回路面积的磁通量发生变化时,回路中产生的感应电动势与磁
通量对时间的变化率成正比.即
d dt
式中负号表明电动势的方向,
若线圈密绕 N 匝,则 N d d 其中 N 叫磁通链 dt dt
回路为纯电阻 R 的电路,电流 I 与电动势同相位 I 1 d ,在从 t 0 到 t 时 R dt
S
t
S1
t
S2
t
在非稳恒条件下,尽管传导电流密度 j 不一定连续,但 j + D 这个量是连续的。
t
由 D
D DS S q
所以 dD d dt dt
充电时, dD 与 D 同方向,也与充电电流 I 同方向; dt
放电—— dD 与 D 反方向, 也与放电电流 I 同方向, dt
dD dq dt dt
S
E dl =-
B
dS
l
S t
(法拉第电磁感应定律);
B dS =0
(磁场的“高斯定理”);
S
H dl =
第九章 电磁场理论的基本概念(麦克斯韦方程部分)

B ds 0 (3)
S
4、磁场安培环路定律
传导电流产生的磁场 H1 : H 1 dl I
L
S
j ds
D 位移电流产生的磁场 H2 : H 2 dl I d t ds L S 总场 H H 1 H 2 且满足
L
j ds
I
L
S1 ( S 2 )
S1 S2
I
在非稳恒磁场中(如有电容的电路)
传导电流是不连续的,故而安环定律 得到矛盾的结果。即
L
H dl
L
S1
j ds I
H dl
L
S2
j ds 0
二、麦克斯韦的解决思路
变化的电场和传导电流一样也要激 发涡旋的磁场!
变化磁场产生的场 D2 是涡旋场,
D
电力线闭合,故有 D 2 ds 0
总场
V 电场高斯定理: D ds q dV S
D ds q dV
S
S D D1 D2 且满足
D
(1)
V
2、电场环流定理
静电场 E1 (有源无旋): E 1 dl 0
运动
电荷 激 发 变化 电场 磁场 电流 激 发
变化
位移电流存在于一切有电场变化的区域中(导体、介 质、真空)。
通常情况下介质中的电流主要是位移电流,导体中的
电流主要是传导电流。 传导电流和位移电流只在激发磁场方面是等效的,但 在其他方面存在着根本的区别: (1)传导电流表示有电荷作宏观定向运动,而位移电流只 表示有电场的变化。 (2)传导电流有热效应,而位移电流无热效应。
最新大学物理第09章变化的电磁场课件讲义说课材料

电磁感应定律的发现,进一步揭示了电与 磁之间的相互联系及转化规律.
麦克斯韦提出了“感生电场”和“位移电 流”两个假说,从而建立了完整的电磁场理 论体系——麦克斯韦方程组
本章主要研究电场和磁场相互激发的规律
-------------------------------------------------------------------------------
d m 2 dt
d mN dt
i
d dt
j
mj
dΨm dt
i
dm dt
-------------------------------------------------------------------------------
i
d m dt
电动势方向的确定: ①根据磁场方向选择闭合回路的绕行方向,使它们 符合右手螺旋关系,则磁通是正值; ②若穿过闭合回路中的磁通量增大,即磁通量的变 化率大于零,则电动势小于零,则电动势的方向与 回路绕行方向相反。
生
电动势
形成
当通过回路的磁通量发生变化时,回路中就会产 生感应电动势。如果线圈闭合,则有感应电流。
-------------------------------------------------------------------------------
当回路1中的电 流发生变化时 在回路2中会出 现感应电流。
设回路有N 匝线圈,每匝线圈的面积均为S
m Nm NSB
当线圈中磁场由0→B时,不考虑Q的正负,则
Q 1 NSB B QR
R
NS
-------------------------------------------------------------------------------
第九章变化电磁场

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
变化电磁场的基本规律课件

雷达在军事、航空、气象等领域有广 泛应用,如导弹制导、飞机导航、气 象观测等。
医学成像
医学成像利用电磁波对人体的穿透和反射特性,实现对人体内部结构的无创检测。
常见的医学成像技术包括X射线、超声波、磁共振等,为医生提供诊断依据。
医学成像技术不断发展,提高成像质量和分辨率,为医疗诊断和治疗提供更准确的 信息。01限差分法 Nhomakorabea有限元法等。
02
分析了不同求解方法的适用范围和优缺点,以及求解过程中需
要注意的问题。
提供了几个典型的电磁场问题求解实例,包括静电场、恒定磁
03
场、时变电磁场等问题的求解过程和结果分析。
04
电磁波的传播
电磁波的传播方式
横波传播
电磁波的振动方向与传播方向垂 直,如光波、无线电波等。
纵波传播
电磁场的性质
总结词
电磁场具有波动性和粒子性,是一种横波,其传播速度等于光速。
详细描述
电磁场表现出波动性和粒子性两种性质。波动性表现为场量的振动和传播,而 粒子性则表现为传递力和能量的粒子。电磁场的传播速度与光速相同,证明了 光也是一种电磁波。
电磁场的分类
总结词
根据产生方式和表现形式,电磁场可分为静电场、恒定磁场、时变场和交变场等类型。
动态电磁场
当电荷或电流在空间中移 动或变化时,会产生动态 的电磁场。
交变电磁场
当电场或磁场随时间周期 性变化时,会产生交变的 电磁场。
变化的电磁场性质
电场和磁场相互依存
变化的电磁场中,电场和磁场是相互依存的,它们之间存在相互 作用。
传播速度
变化的电磁场以光速传播,这是电磁波传播的基本规律。
波动性质
电磁波的振动方向与传播方向平 行,如声波。
矿产

矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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第 32 次课日期周次星期学时:2内容提要:第九章变化的电磁场§9.1 法拉第电磁感应定律一.一.楞次定律:电磁感应现象;感应电动势;楞次定律。
二.法拉第电磁感应定律三.应强调指出的几点四.磁流体发电目的要求:理解电动势的概念,掌握法拉第电磁感应定律。
重点与难点:1.用楞次定律判断感应电动势的方向;2.法拉第电磁感应定律的理解和应用。
教学思路及实施方案:本次课应强调:1. 法拉第电磁感应定律是电磁感应的基本实验规律。
电磁感应的关键是磁通量随时间变化。
由法拉第电磁感应定律:⎰⎰-=Φ-=∈smidsBdtddtdcos。
产生磁通量随时间的变化的方法有:(1))(tBB=,感生电动势;(2)导线运动,)(t ss=,动生电动势;(3)导线框转动,)(tθθ=,动生电动势;及其组合。
但是不论什么原因,只要≠Φdtdm,就要产生电动势。
2.感应电动势的方向实际上是非静电场力的方向3.楞次定律实质上是说明:感应电流的“效果”总是反抗引起感应电流的的“原因”。
是能量守恒和转化定律的必然结果。
教学内容:§9.1 法拉第电磁感应定律一.一.楞次定律1.电磁感应现象如图所示,将磁棒插入线圈A的过程中,电流计的指针发生偏转,且偏转的角度大小与插入速度有关,插得越快,偏转角度越大。
这个现象也说明线圈A的回路中有感应电流产生。
由上述实验,当穿过闭合回路(如回路abcd,线圈A与电流计组成回路)的磁通量发生变化时,回路中将产生感应电流。
这种现象称作“电磁感应现象”。
2.感应电动势:导体闭合回路中有感应电流产生,说明回路中产生了电动势。
由磁通量随时间变化而产生的电动势叫感应电动势。
3.楞次定律感应电动势总具有这样的方向,即它产生的感应电流在回路中激发的磁场总是去阻碍引起感应电动势的磁通量的变化。
以上结论又叫做楞次定律。
感应电流取楞次定律所述的方向,是能量守恒和转化定律的必然结果。
二.法拉第电磁感应定律从1822年到1831年间,法拉第做了大量有关实验,终于发现了电磁感应现象,并由实验归纳得出其规律是:感应电动势的大小与穿过回路的磁通量随时间的变化率成正比。
该定律即为法拉第电磁感应定律,在国际单位制中比例系数为1,其数学表达式是dtd m i Φ-=∈其中的负号是楞次定律的数学表达式。
由此式可得电动势的单位还可表达为:1伏特(V)=1韦伯/秒(Wb/s) 三 三 应强调指出以下几点:1.磁通量:⎰⎰⎰=⋅=Φssm dsB s d B θcos由法拉第电磁感应定律:⎰⎰-=Φ-=∈sm i ds B dt ddt d cos产生磁通量随时间的变化的方法有:(1))(t B B=, 感生电动势;(2)导线运动, )(t s s =,动生电动势;(3)导线框转动, )(t θθ=,动生电动势;及其组合。
但是不论什么原因,只要0≠Φdt d m,就要产生电动势。
2.感应电动势的方向实际上是非静电场力的方向 (1)非静电力和非静电性场强右图是最简单的直流电路,电源以外的电路是外电路。
在外 电路中,电流在静电场力作用下由A到B,即由高电势A(正 极)到低电势B(负极)。
显然在电源内部,电流不再可能在静 电场力作用下由B到A,如果要使外电路中有持续不断的电流,必须维持A、B两极间的电势差,即必须存在某种非静电力k F ,它将正电荷q由低电势B点搬至高电势A点。
非静电力的种类很 多,如化学电源中的化学力,发电机内由于电磁感应出现的非静电力等,因此电源是提供非静电力的装置。
在本章中不论及电源内是什么种类的力,均统用非静电场力称呼。
若电量为q的正点电荷在电源内受的非静电力为k F ,那么单位正点电荷受的非静电力场强k E表示,为q F E k k=(2)电源电动势非静电力在电源内搬运电荷建立和维持电场E ,因此在电源内,电荷还将受到该电场的力作用,电场力与非静场电力反向,故在电源内非静场电力搬运电荷要克服电场力做功,用电源的电动势∈描述该做功能力的大小,将电源电动势定义为:在电源内非静电力移动单位正点电荷由低电势(负极)到高电势(正极)所做的功。
用数学式表示为ld E k ⋅∈=⎰+-(积分应沿电源内部);在有些情况下非静电力存在于整个电流回路中,这时整个回路中的总电动势应为⎰⋅∈=L k ld E, 式中线积分遍及整个回路。
(3)感应电动势的方向实际上是非静电场力的方向。
由上式清楚地看到电动势是一个标量,它等于单位正电荷从负极移到正极时由于非静电力作用所增加的电势能,因此又把电源内从负极到正极的方向,即电势升高的方向,称为电动势的方向。
3.楞次定律实质上是说明,感应电流的“效果”总是反抗引起感应电流的的“原因”。
例如,如果“原因”是磁通量增加,则感应电流激发的磁场总是反抗磁通量增加,即磁通量减少;如果“原因”是导线移动,则感应电流激发的磁场总是使导线所受的安培力反抗导线的移动;如果“原因”是导线框转动,则感应电流激发的磁场总是使导线框所受的安培力矩反抗导线框的转动。
四。
磁流体发电火力发电是通过燃料燃烧把化学能转变为热能,热能在汽轮机中转换为机械能,再带动发电机,将机械能转变为电能,即是说火力发电要经过化学能→热能→机械能→电能四种能量形态的转换,能量损失很大。
能不能将热能直接转变为电能,减少转换为机械能的这一过程呢?磁流体发电就是一种将热能直接转换成电能的新型发电方式。
磁流体发电装置一般是由燃烧室、磁极和发电通道三部分组成,如图8.7示。
在燃烧室中利用燃料燃烧的热能将气体离解变成高温等离子体,温度可高达3000℃,为了加速等离子体的形成,常加进一定量容易离解的物质(如钾盐等)作为“种子”。
然后将高温等离子体经喷管以约1000米/秒的速度喷入发电通道。
发电通道两侧有由电磁铁产生的强磁场(如图所示),其上、下两面安有电极。
高速高温的等离子体通过通道时,切割磁力线,在两电极间有感应电动势产生,若有一电路与两电极连接,则电路中将有感应电流产生,从而实现了将热能直接转变为电能。
较之火力发电,磁流体发电大大提高了热能的利用率。
磁流体发电是一门综合性很强的技术。
产生强磁场的磁体是重要的部件之一,要求在1m 的电磁铁空气隙产生5特斯拉以上的均匀强磁场,因此必须用超导激磁线圈,导线中的电流密度可达6×510A/2cm 。
目前,磁流体发电机制造的主要问题是因高温、碱腐蚀、化学烧蚀等造成的发电通道效率低,使发电机不能长时运行。
例1.一矩形导线框与一长直载流导线共面,且该线框以恒速率v 向右运动(如图所示),若线框的电阻为R,当导线通有电流t I I ϖcos 0=。
求线框中的感应电流大小及方向。
解:x bx t I a Badr ds B s d B b x x m +===⋅=Φ⎰⎰⎰⎰⎰+lncos 2cos 00ϖπμθ]cos )(ln sin [200t b x x bv x b x t aI dt d m ϖϖϖπμ+++=Φ-∈=例2.如图,一半径2r 、电荷线密度为λ的带电环,里边有一半径为1r 、总电阻为R 的导体环,两环共面同心,且12r r >>,当大环以变角速度ω=ω(t)绕垂直于环面的中心轴旋转时求小环中的感应电流,其方向如何?解:旋转的大圆环相当于一个大圆电流,该圆电流的电流强度为)(212202t r I λωμωπλπ==在圆心o 处的B 为)(2120200t r IB λωμμ==B在小环所围面上的磁通量为)(21210021t r B r m ωπμπ==Φ由法拉第电磁感应定律:dt d r dt d m i ωλπμ21021-=Φ-=∈ 感应电流:dt d r R I ωπλμ21021-=第 33 次课 日期 周次 星期 学时:2内容提要:§9.2 动生电动势一.由于导体回路的面积发生变化而产生的感应电动势 二.引起动生电动势的非静电力是洛仑兹力三.动生电势的一般表达式:动生电势的一般表达式;动生电动势的两种计算方法。
四.导线框在匀强磁场中转动时产生的动生电动势。
目的要求:理解动生电动势,并能计算简单情况下运动导体上的动生电动势。
重点与难点:1.引起动生电动势的非静电力是洛仑兹力; 2.动生电动势的两种计算方法。
教学思路及实施方案: 本次课应强调:1. 引起动生电动势的非静电力是洛仑兹力2. 对于一段导线产生的动生电动势用两种计算方法时要注意:用法拉第电磁感应定律计算时必须接成闭合回路,而且新接入的部分不能产生电动势。
用动生电动势的公式计算较为方便,还可以知道是那一段导线在产生电动势 教学内容:§9.2 动生电动势一.由于导体回路的面积发生变化而产生的感应电动势)(0x x Bl m +=Φ;Bvl dt d mi =Φ=∈二.引起动生电动势的非静电力是洛仑兹力当导体相对磁场运动时,导体内的电荷相对磁场也有定向的宏观运动,运动电荷在磁场中将受到磁场力的作用,此力即称为洛仑兹力。
如上图所示,导线ab 以速度υ向右平移,它里面的电子也随之向右运动,运动的电子要受到洛仑兹力,为Bv e f m ⨯=其中e 是电子电量绝对值,且知m f 向下,该力促使自由电子向下运动,形成b 端负电荷堆积,a 端为正电性,导体ab 内形成由a 指向b 的电场E 。
导体内的自由电子将受到电场E 的作用。
随着电荷的堆积, E 逐渐增强,直到m e f f =。
此时自由电子的宏观定向运动停止,导体ab 两端具有一确定的电势差,且a U >b U ,若构成导体回路,有感应电流产生,由a 流出经dc ,又流回b ,造成b 端的负电荷减少,相应E 又减弱。
由于导线ab 仍以υ向右移动,在m f 作用下,被削弱的E 又增强至两力平衡。
使导体ab 两端保持一定的电势差。
由以上分析不难看出:相对磁场运动的导体相当于一个电源,m f 扮演了该电源中的非静电力的角色,它搬运负电荷由a 到b 的过程中克服静电力e f 做了功,该电源的电动势与m f 做的功有关。
由于此电动势存在于相对磁场运动的导体上,故称之为动生电动势,简称动生电势。
在该电源内单位运动正电荷所受的非静电力为Bv e f E m k⨯=-=三.动生电势的一般表达式1.动生电势的一般表达式由电源电动势的定义知,运动导线上的动生电势可表示为ld B v ⋅⨯∈=⎰)(上式中的积分是遍及运动导线的。
可以证明:上式所表达的动生电势与用法拉第感应定律表示的动生电动势是相同的。
由此可知,下面三种情况的动生电动势为零: (1)导线不动,0=v ; (2)v 与B 平行,01=θ;(3)0290=θ;这三种情况均不切割磁力线。
2.动生电动势的计算动生电动势可用以下两种方法计算。
(1)ld B v⋅⨯∈=⎰)(一般说来,在运动导线上各点的v及B都可能不相同,不一定能提出积分号外,需首先求出该导线任一元段d l 上的d ∈,再对所有元段的d ∈求和。