回路不变,磁场变化
磁场不变,回路变化
电磁感应现象的本质是因为穿过闭合导体回路的磁通量 发生了变化,回路中产生了电动势,从而出现电流
导体回路因电磁感应而产生的感应电动势的大小 与 通过导体回路的磁通量的时间变化率成正比。
任意选定回路的绕行方向
计算磁通量,规定曲面的正法线方向与回路的绕行方向构成右手螺旋
利用法拉第电磁感应定律求解感应电动势,值为正时,其方向与绕行方向一致,否则相反。
N 匝线圈的感应电动势是每匝线圈产生的感应电动势之和
全磁通是每匝线圈磁通量之和
磁链即每匝线圈的磁通量相同的情形
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
运动导体上感应电流所受的安培力总是反抗或阻碍导体的运动
感应电流的效果总是反抗引起它的原因
楞次定律的实质是,产生感应电流的过程必须遵守能量守恒定律(动能变化为电能...)
单纯由导体运动产生的感应电动势,有两种分析方法。
电动势即衡量非静电力做功本领的大小,非静电力即洛伦兹力。
动生电动势的大小即单位正电荷所受的洛伦兹力 在绕行方向上的积分。
使用该方法计算的动生电动势需要选定回路的绕行方向,也就是路径积分的方向。
洛伦兹力不做功,动生电动势提供的能量来自于外力克服安培力所做的功。
动生电动势可以脱离闭合导体回路而存在,但不能脱离导体而存在。
单纯由磁场变化产生的感应电动势,即回路不动,磁场随时间变化。
感生电场是产生感生电动势的非静电起源。
电荷产生的电场称之为静电场,变化的磁场产生的电场称之为感生电场。实际电场是静电场和感生电场的叠加。
S 是以 L 为边界的任意曲面,L 的绕行方向与 的法线方向构成右手螺旋关系。
因为静电场的环路积分为零,所以实际电场的环路积分等于感生电场的环路积分。
因为感生电场的面积分为零,所以实际电场的面积分等于静电场的面积分。
感生电场是非保守场、无源场、涡旋场
感生电场是以法拉第电磁感应定律为基础的,源于法拉第电磁感应定律又高于法拉第电磁感应定律。
感生电场环路定理的实质是变化的磁场产生电场。
通过感生电场的高斯定理和环路定理分析可得到感生电场的径向分布
进一步通过感生电场的环路定理可以分析得到感生电场的分布(柱内、柱外)
方法一:回路积分法
方法二:法拉第电磁感应定律法
当大块导体放在变化着的磁场中,由于导体内部处处可以构成回路,任意回路所包围面积的磁通量都在变化,因此在这块导体中会出现涡旋状的感应电流,称为涡电流,简称涡流。
涡电流在金属块中流动时,会释放出大量的焦耳热。
高频电流在导线中产生的磁场在导线中心区域感应出最大的电动势,由此引起的感应电流总是与原电流方向相反,使得中心部分的电流被抵消,迫使电流只限于靠近导线外表面处。
闭合导体与磁极之间发生相对运动时,两者之间会产生电磁阻力,阻碍相对运动。
当磁场相对于导体运动,在导体中的会产生感应电流,导体因此受到安培力的作用运动起来。
交变电流在通过线圈时能产生交变的磁场,这个磁场在金属物体内部引起涡电流,涡电流又会产生磁场,倒过来影响原来的磁场,引发金属探测器发出报警声。
定义:回路电流变化在自身回路产生感应电流现象叫做自感,相应的感应电动势叫自感电动势。(回路电流变化=》回路磁通量变化=》产生感应电动势)
自感现象反映了回路反抗自身电流变化的能力(电惯性)(因为自感电动势总是阻碍回路本身电流的变化)。
自感系数 L 越大,自感电动势 ε 越大,回路中电流越不容易改变,L 代表回路本身的“电磁惯性”。
自感系数的值取决于回路的大小、形状、线圈匝数以及周围磁介质的分布。
定义:两个载流回路电流发生变化时,相互在对方回路激起感生电动势的现象叫互感。
位移电流对应于电位移矢量的变化,只要电位移通量对时间有变化就有位移电流
传导电流是带电粒子宏观定向移动形成,只能在导体中流动
位移电流与传导电流按相同规律激发磁场
位移电流的实质是变化的电场激发磁场,位移电流假设是Maxwell 电磁场理论的核心