第16章变化电磁场
一、电磁感应定律
磁通变化的两类原因:回路变化和磁场变化。 1、法拉弟电磁感应定律:
或
式中
,称磁通链。
2、感应电量:
二、动生电动势和感生电动势
1、动生电动势:因回路变化产生的电磁感应。
非静电场强:
动生电动势:
能量转换:洛仑兹力的一个分力做负功吸收外界能量,另一分力做正功输出电能。 2、感生电动势:因磁场变化产生电磁感应。 感应电场:起源于变化磁场。
,有旋性。
,无源性。
感应电动势
三、自感和互感
1、自感应:
自感系数:
自感电动势:
当线圈形状不变时,即L不变 2、互感应
互感系数:
互感电动势:
两线圈形状和相对位置不变时,即M不变
3、回路藕合:4、电感的串并联
式中K为耦合系数
(1)串联
两电感顺接取“+”号,反接取“—”号。
(2)并联
两电感顺接取“—”号,反接取“+”号。
四、磁能
1、电感磁能:
自感磁能: 互感磁场:
总磁能:2、磁场能量:
磁能密度:
磁场能量:
五、暂态过程
在暂态过程中,外加跃变电压后,电路中电流或电压不发生突变,而是逐渐变化,趋于稳态。 1、LR电路:由于线圈中自感电动势的反抗,回路中电流不能突变。 2、RC电路:由于电容器中电场的反抗,电容上电压不能突变。 两种电路的特性对照表
LR电路 RC电路 暂态过程 滋长过程: 充电过程: 初态:I=0,L起断路作用 初态:,C起短路作用 终态:I=0,C起断路作用 稳态:衰减过程: , , ,L起短路作用 时间常数 储能元件 储磁能: 储电能: 六、感应电场
变化的磁场激发的电场称为感应电场,感应电场的电力线为闭合曲线因此感应电场也称涡旋电场。
1、感应电场与变化磁场的关系。
式中负号表示,感应电场与组成左手系。
2、静电场与涡旋电场比较表
静电场 感应电场 起 源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 场 方 程 场 性 质 1.有源场;(电力线由正电荷出发到负电荷1.无源场;(电力线为闭合曲线) 终止,不闭合) 2.保守场 2.非保守场 场对导体 的作用 导体产生静电感应现象, 导体内的场强为零 导体产生感应电动势, 导体内场强不为零 3、长直螺线管内变化磁场所激发的涡旋电场 螺线管
内: 螺线管
外:
涡旋电场分布情况如图所示。
七、位移电流
变化的电场和传导电流一样能激发磁场,把变化电场的这种性质看作为一种等效电流,定义为位移电流。 1、位移电流
位移电流密度
2、传导电流与位移电流比较表
传导电流 位移电流 激发磁场 遵守安培环路定律 遵守安培环路定律