第五章随时间变化的电磁场 麦克斯韦方程 研究问题:随时间变化的电磁场的基本性质和运动规律 教学要求: 掌握法拉第电磁感应定律;掌握动生电动势、感生电动势的 概念;掌握自感和互感的概念;理解变化磁场可以激发电场的思想; 熟练掌握动生电动势、感生电动势、自感系数、互感系数及 磁能的计算; 掌握LR电路暂态过程的分析方法和结论,并能够进行相应的 计算 了解灵敏电流计、交流发电机及电子感应加速器的工作原理
第五章 随时间变化的电磁场 麦克斯韦方程 教学要求： 掌握法拉第电磁感应定律；掌握动生电动势、感生电动势的 概念；掌握自感和互感的概念；理解变化磁场可以激发电场的思想； 熟练掌握动生电动势、感生电动势、自感系数、互感系数及 磁能的计算； 掌握LR电路暂态过程的分析方法和结论，并能够进行相应的 计算 了解灵敏电流计、交流发电机及电子感应加速器的工作原理 。 研究问题：随时间变化的电磁场的基本性质和运动规律
第五章随时间变代的电礅场 麦克斯韦方程 §5.1电磁感应现象与电磁感应定律 §5.2电磁感应现象的物理实质 §5.3互感与自感 §5.4LR电路中的暂态过程 §5.5位移电流及其物理实质 §5.6真空中的麦克斯韦方程组 §5.7电磁场的能量
第五章 随时间变化的电磁场 麦克斯韦方程 • §5 . 1 电磁感应现象与电磁感应定律 • §5 . 2 电磁感应现象的物理实质 • §5 . 3 互感与自感 • §5 . 4 LR电路中的暂态过程 • §5 . 5 位移电流及其物理实质 • §5 . 6 真空中的麦克斯韦方程组 • §5 . 7 电磁场的能量
§5.1电磁感应现象与电磁感应定律 电磁感应现象 感应电动势的大小和方向 法拉第电磁感应定律 思考题和计算题
§5 . 1 电磁感应现象与电磁感应定律 • 电磁感应现象 • 感应电动势的大小和方向 • 法拉第电磁感应定律 • 思考题和计算题
电磁感应现家 电磁感应现象的发现: 1820年,奥斯特发现电流的磁效应,引起了相反 方向的探索——寻找其逆效应,即由磁产生电流的现象; 1831年,法拉第经过十年的艰苦探索,在多次实 验之后,找到了正确的实验方法。他发现一 磁的电效应仅在某种东西正在变动的时刻才发生
电磁感应现象 电磁感应现象的发现： 1820年，奥斯特发现电流的磁效应，引起了相反 方向的探索——寻找其逆效应，即由磁产生电流的现象； 1831年，法拉第经过十年的艰苦探索，在多次实 验之后，找到了正确的实验方法。他发现—— 磁的电效应仅在某种东西正在变动的时刻才发生
电磁感应现象 典型电磁感应实验现象: (1)闭合的导线回路和永久磁铁之间发生相对运动时, 回路中出现电流 (2)闭合的导线回路与载流线圈之间发生相对运动时, 结果相同 (3)两个线圈都固定,其中一个线圈中的电流发生变化 时,(闭合电键的开关、电阻值的变化),在另一个线圈中引起感 应电流; (4)处在磁场中的闭合导线回路中的一部分导体在磁场 中运动,回路中产生感应电流
电磁感应现象 典型电磁感应实验现象： （1）闭合的导线回路和永久磁铁之间发生相对运动时， 回路中 出现电流。 （2）闭合的导线回路与载流线圈之间发生相对运动时， 结果相同； （3）两个线圈都固定，其中一个线圈中的电流发生变化 时,（闭合电键的开关、电阻值的变化），在另一个线圈中引起感 应电流； （4）处在磁场中的闭合导线回路中的一部分导体在磁场 中运动，回路中产生感应电流
电磁感应现象 电磁感应现象的分类 (1)导线回路或回路上的部分导体在恒定不变的磁 场(磁铁或电流产生)中运动,回路中岀现电流; (2)固定不动的闭合导线回路所在处或其附近的磁 场发生变化,回路中出现电流。 电磁感应现象的共同特点: 感应电流的产生是由于通过闭合导线回路的磁感应强 度通量发生变化。引起磁感应强度通量变化的原因可以是磁感 应强度的变化,也可以是由于导体在稳定的磁场中运动引起
电磁感应现象 • 电磁感应现象的分类： （1） 导线回路或回路上的部分导体在恒定不变的磁 场（磁铁或电流产生）中运动，回路中出现电流； （2） 固定不动的闭合导线回路所在处或其附近的磁 场发生变化，回路中出现电流。 • 电磁感应现象的共同特点： 感应电流的产生是由于通过闭合导线回路的磁感应强 度通量发生变化。引起磁感应强度通量变化的原因可以是磁感 应强度的变化，也可以是由于导体在稳定的磁场中运动引起
感应电动势的大小和方向 电磁现象的本质 感应电流是由与导体性质无关的电动势产生的 即使不形成闭合回路也会存在电动势—感应电动势 感应电动势的大小 对于任一给定回路,感应电动势的大小正比于回 路所围面积的磁感通量的变化率
感应电动势的大小和方向 • 电磁现象的本质 感应电流是由与导体性质无关的电动势产生的， 即使不形成闭合回路也会存在电动势——感应电动势 • 感应电动势的大小 对于任一给定回路，感应电动势的大小正比于回 路所围面积的磁感通量的变化率
感应电动势的大小和方向 感应电动势的方向—楞次定律 内容:闭合回路中感应电流的方向,总是企图使感应电流产 生的磁场去阻止引起该感应电流的磁感应通量的变化 感应电流是在感应电动势作用下产生的,因此楞次定律给出了 感应电动势的方向。 楞次定律与能量守恒定律一致。 楞次定律含有惯性意义。通过闭合回路的磁通量一旦发生变化, 即有惯性显示,惯性反对磁通量的变化
感应电动势的大小和方向 • 感应电动势的方向——楞次定律 内容：闭合回路中感应电流的方向，总是企图使感应电流产 生的磁场去阻止引起该感应电流的磁感应通量的变化。 感应电流是在感应电动势作用下产生的，因此楞次定律给出了 感应电动势的方向。 楞次定律与能量守恒定律一致。 楞次定律含有惯性意义。通过闭合回路的磁通量一旦发生变化， 即有惯性显示，惯性反对磁通量的变化
法拉第电礅感应定律 内容: 不论何种原因使通过回路的磁通量发生变化,回路中产生的 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。 表达式: (负号表明感应电动势的方向与磁通量变化率的方向相反) 若回路由N匝线圈组成 E
法拉第电磁感应定律 内容： 不论何种原因使通过回路的磁通量发生变化，回路中产生的 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。 表达式： （负号表明感应电动势的方向与磁通量变化率的方向相反） 若回路由N匝线圈组成 dt dm = − dt d N m = −
例题 例题1: 矩形闭合导线回路放在均匀垂直磁场中, 一条边以速度v滑动,求回路中的感应电动势。 8=-Bly 例题2: 无限长直导线中通有变化电流,同一平面内 有矩形导线框。求导线框中的感应电动势。 uWO r+b 2丌 R
例 题 例题1： 矩形闭合导线回路放在均匀垂直磁场中， 一条边以速度v滑动，求回路中的感应电动势。 例题2： 无限长直导线中通有变化电流，同一平面内 有矩形导线框。求导线框中的感应电动势。 = −Blv R aJ R + b = − ln 2 0 0