西南交通大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十四章 变化中的磁场和电场 第一节 电磁感应现象及其规律 第二节 感应电动势（1/2））

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大学物理 十四章变化中的感场和电场 结构框图 法拉第电磁感感应电动势磁场 应定律 的计算 能量 麦克斯韦的 涡旋电场 经典电磁理论 两条假设 位移电流 的基本方程 6学时 第2页共2页

大学物理 第2页 共23页 第十四章 变化中的磁场和电场 结构框图 法拉第电磁感 应定律 感应电动势 的计算 磁场 能量 麦克斯韦的 两条假设 涡旋电场 位移电流 经典电磁理论 的基本方程 6学时

大学物理 第一节电磁感应现象及其规律 电磁感应现象 1820年:奥斯特实验:电—磁 对称性 1821—1831年:法拉第实验:磁一电 开关 永久磁铁 电源 电源 第3页共2页

大学物理 第3页 共23页 第一节 电磁感应现象及其规律 一、电磁感应现象 1820年： 奥斯特实验：电 — 磁 1821 — 1831年：法拉第实验：磁 — 电 对称性

大学物理 A B D B 二、电动势 电场中,自由电子除热运动外, 叠加定向加速运动 1.电流的形成 频繁碰撞使加速运动间断进 行,其平均效果为定向匀速 运动 漂移运动。 第4页共2页

大学物理 第4页 共23页 二、电动势 1. 电流的形成 电场中,自由电子除热运动外, 叠加定向加速运动。 频繁碰撞使加速运动间断进 行，其平均效果为定向匀速 运动 —— 漂移运动

大学物理 2.电流密度矢量 t dⅠ ds o-qnu 0 大小:单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电量 方向:与+q的漂移运动方向G方向)相同 其切向即/方向 分布:电流线 其疏密∝j大小 可以证明:在一般金属或电解液 中电流密度与电场强度有关系 第5页共2页

大学物理 第5页 共23页 2. 电流密度矢量 大小：单位时间内通过垂直于电流方向单位面积的电量 方向：与 + q 的漂移运动方向（ E 方向）相同  n qnu S I j    = = ⊥ 0 d d 分布：电流线 其切向即 方向 其疏密 j 大小   j  j  可以证明：在一般金属或电解液 中电流密度与电场强度有关系 j E   =  ut S⊥ I n   q              n0 

大学物理 I与j的关系: d/=jdS⊥= jdS cos e=j·dS ds E 通过某截面的电流强度即电流密度 矢量j通过该面的通量。 3.稳恒电流条件:穿过封闭曲面S的丿通量为零 ·dS=0>稳恒电流一定是闭合的,或两端通向 无穷远。(在无穷远处闭合) 稳恒电流的电场分布不随时间变化。 通过截面S的电流强度Ⅰ不变 通过截面内各点电流密度/不交」稳恒电流 第6页共2页

大学物理 第6页 共23页 j  I 与 的关系： 通过某截面的电流强度即电流密度 矢量 j 通过该面的通量。   =  S I j S   d S  d dS⊥ dS E  j  I j S j S j S   d = d ⊥ = d cos = d j  3. 稳恒电流条件：穿过封闭曲面 S 的 通量为零   = S j dS 0   ➢ 稳恒电流一定是闭合的，或两端通向 无穷远。(在无穷远处闭合) ➢ 稳恒电流的电场分布不随时间变化。 通过截面 的电流强度 不变 通过截面内各点电流密度 j 不变  稳恒电流 S I

大学物理 4.电源电动势 稳恒电场的能量来源 (1)力的观点 Em03. swf E F Ok F → K R 电源作用: 提供非静电力F,将+a由负极板移向正板, 保持极板间电势差,以形成持续的电流。 第7页共2页

大学物理 第7页 共23页 4.电源电动势 —— 稳恒电场的能量来源 + - Fe      Fe  Fe   Fe   + − K R  → Fk  Fe  电源作用： 提供非静电力 ，将 + q 由负极板移向正极， 保持极板间电势差， 以形成持续的电流。 Fk  (1) 力的观点 Em03.swf

大学物理 F e个k 作用机理: ④→ F反抗F做功 将其他形式能转变为电能 K R 断路:F=-F时平衡 外电路:F作用,将+q由正极→>负极 通路{内电路:F>将+4由负极→正极 Fh,F共同作用形成持续电流 电源产生非静电力、维持电势差的装置。 第8页共2页

大学物理 第8页 共23页 作用机理： 反抗 做功， 将其他形式能转变为电能 Fe  Fk  断路： Fk = −  Fe  时平衡 通路 外电路： 内电路： Fe  作用，将 + q 由正极 → 负极 Fk Fe    将 + q 由负极 → 正极 k Fe F ,   共同作用形成持续电流 Fe   Fe   + − K R  → Fk  Fe  电源 -- 产生非静电力、维持电势差的装置

上些物理 (2)能量转换 0 → 内电路:∫d0非静电力是非保守力 电源—将其他形式的能转换为电能的装置 第9页共2页

大学物理 第9页 共23页 (2) 能量转换  − + Fe dl  0   外电路： 内电路： Fe   + − F dl  0 e    F dl = 0 L e   : Fk  做功如何？ 非静电场强： q0 F E k k   = = d = d  0   A F l qE l L k L k     非静电力搬运单位正电荷绕闭合回路一周做功： 非静电力是非保守力 Fe   Fe   + − K R  → Fk  Fe  电源 –––– 将其他形式的能转换为电能的装置

大学物理 <E,d:可量度电源将其他形式能转变为 电能的能力大小 定义:电源电动势 E=E2·dl 若E只在内电路存在:=∫E,d (经内电路) 规定指向: 说明:0E反映电源做功本领,与外电路闭合否无关。 ②ε是标量,遵循代数运算法则。 第10页共23页

大学物理 第10页共23页 ：可量度电源将其他形式能转变为 电能的能力大小 E l L k   d  定义：电源电动势 E l L k   = d   若 Ek 只在内电路存在：   + − =  （经内电路） E l k    d  规定指向： + − 说明：  反映电源做功本领，与外电路闭合否无关。   是标量，遵循代数运算法则