大一下学期物理学习课件-EMF.T7(强)_1.ppt

c、电场和磁场是电磁场这个统一体的两个方面d、传导电流与位移电流的区别：(1)传导电流表示电荷做宏观定向运动，而位移电流只表示电场的变化R根据欧姆定律：设0到t0时间内，电流I由0至I0(稳定值)，线圈产生反抗电流增大的自感电动势1、电键接1触点----消耗在R上的焦耳热----电源电动势所做的功----电源电动势克服自感电动势所做的功在磁场建立过程中转换为磁场能量2、电键由1触点接到2触点：电流由I0减至0，线圈产生反抗电流减小的自感电动势；dt时间内?L的功：R电流增大时电源?克服?L所做的功对于充满均匀磁介质的长直螺线管：自感为L的线圈通有恒定电流I时，激发磁场所具有的能量：自感磁能物理意义有何不同？磁场能量：更一般情形：长直螺线管内磁场均匀分布定义磁能密度：适用于非均匀磁场电磁场能量密度：电磁场能量：对场空间积分讨论：如图所示俩相邻载流线圈系统，通有电流分别为I1和I2，在建立I1和I2的过程中，电源提供的能量包括：a、线圈中产生的焦耳热b、克服自感电动势作的功：c、克服互感电动势作的功：----互感磁能俩相邻的载流线圈系统所储存的总磁能写成对称形式：对于k个线圈组成的系统：对于k个线圈组成的系统：等价于：对场空间积分以如图所示的俩载流线圈系统为例：设：分别是它们各自产生的磁场，总的磁场：系统总磁能：系统总磁能Wm只与系统最后到达的状态有关，与系统建立电流的过程无关第一、二项分别为1、2线圈的自感磁能第三项即为1、2线圈的互感磁能自感磁能总是正的互感磁能密度可正也可负系统总磁能与系统建立电流的过程无关先在线圈1中建立电流I1后在线圈2中建立电流I2此时互感作用会引起线圈1中的电流产生变化设想：为使I1不变，线圈1中的电源必须克服互感电动势作功A1,2上述过程反过来：互感磁能即可证得M12=M21由安培环路定理得知导体内离轴线r处的磁场强度：对于导体：设导体的半径为R解：例12、一长直圆柱导体，有电流I均匀地流过。求单位长度导体内所储存的磁能在半径为r，厚度为dr，长为l的圆柱壳体积dV内的磁能单位长度导体内的磁能：----与R无关长为l的导体内的磁能：解：磁场分布在柱体内以及两管之间例13、一传输线由半径为R1的圆柱导体和半径为R2(R2R1)的圆柱壳同轴组成，电流I由内管流入，经外管流出，试求其单位长度上所储存的磁能两管之间距轴线r处磁感应强度大小：由上例知，圆柱体单位长度上的磁能：磁能密度：圆柱导体和圆柱壳之间单位长度上的磁能单位长度传输线上的磁能：参阅p422、例9-11/9-12§5-7麦克斯韦方程组麦克斯韦提出两个假设：a、变化的磁场可以产生涡旋电场b、变化的电场可以产生涡旋磁场问题：称变化的电场为位移电流一、位移电流放电过程充电过程整个电路传导电流不连续a、导线中存在非稳恒的传导电流b、电容器两极板间无传导电流存在俩过程的共同特点：电容器充放电过程：任取一环绕导线的闭合曲线l，以l为边界作两个曲面S1和S2对S1曲面：对S2曲面：稳恒电流磁场的安培环路定律在非稳恒情形不再适用运用稳恒磁场的安培环路定律S面电位移通量：电位移通量随时间的变化率等于导线中的传导电流某时刻极板上的自由电荷面密度为，设电容器极板面积为S麦克斯韦称为位移电流ID----位移电流密度充电：与同向放电：与同向即b、传导电流和位移电流之和称为全电流结论：c、对于任何电路来说，全电流永远是连续的。a、引入位移电流ID概念，中断的传导电流I0由位移电流ID接替，电路中的电流将保持连续；即：IR=I0+ID证明结论(c)：单位时间内流出闭合曲面S(S=S1+S2)的电量等于该闭合曲面内电量的减少：----电荷守恒定律的数学表达式由高斯定理：即：全电流永远是连续的用全电流替代传导电流，可以把稳恒磁场的安培环路定理推广到涵盖非稳恒情形的一般情况：二、安培环路定律的普遍形式----磁场的安培环路定理就激发磁场而言，传导电流与位移电流等效对于前述的电容器：对于同一环路L，的环流是唯一的而讨论：a、引入位移电流的概念，揭示出电场和磁场之间的内在联系，反映了自然现象的对称性；b、变化的磁场产生涡旋电场变化的电场产生涡旋磁场----法拉弟电磁感应定律----位移电流观点**一、自感由于回路自身电流的变化在自己回路中产生感应电动势的现象，称为自感现象§5-