第八章--涡旋电场和位移电流的磁场

1第八章涡旋电场和位移电流的磁场基本要求1、掌握法拉第电磁感应定律，理解动生电动势及感生电动势的本质。2、了解自感系数和互感系数。3、了解涡旋电场和位移电流的概念。基本概念和主要内容1、法拉第电磁感应定律dtdm若为N匝相同的线圈dtd，mN2、动生电动势ldBV)(3、感生电动势sdtBldEsL涡4自感电动势dtdlL（L不变）自感系数INL5互感电动势dtdIM212当两线圈1L与2L为理想耦合，则互感系数M=21LL6位移电流sDsEdsdDdtddtdsdEdtddtdI00位移电流密度dtDddtEdJd0全电流总是连续的dIII传导全7与变化电场联系的磁场dtddtdldBDEl0008全电流的安培环路定理)()(000dtdIdtdIldBDEL重点和难点学习重点21.法拉第电磁感应定律及应用。2.动生电动势与感生电动势产生的机制及其计算。3.涡旋电场和位移电流。难点辨析1.法拉第电磁感应定律中负号的意义任一回路L所围的面积有两个法向，计算穿过回路的通量时，应首先确定回路所围面积，通常人为选定一个绕行正向，由此正向用右手螺旋法则确定回路的法线方向，并计算，代入，若算得，则的指向与绕行正向相同，反之，的指向与绕行正向相反，如图10-1所示。而这样得出的结论与楞次定律的要求是一致的。换句话说，法拉第电磁感应定律中的负号是楞次定律的要求。2.区分电动势、电压和电势差电动势是非静电力移动单位正电荷所做的功，3——与积分路径有关而静电场中的电势差——与积分路径无关回路中两点间的电压其中，可以是，也可以是。显然，在静电场中电压与电势差是相同的，而在涡旋电场存在时，电压V12是对特定的路径而言，且由于涡旋电场为非保守场，所以对不同的路径，两点间的电压是不同的。由以上讨论可知，电动势、电压和电势差是三个不同的概念。3.如何确定回路中电动势的指向?一种方法是由法拉第电磁感应定律，只要选定绕行正向，就能由算得的的符号，判定的指向。第二种方法，在一段运动导体中的动生电动势的指向，应是正电荷的受力方向，只要判定的方向，即可判定的指向。第三种方法，在涡旋电场中，的指向就应是的指向。第四种方法，不论是动生电动势还是感生电动势，均可先计算的大小4然后再由楞次定律判断的指向。4.感应电动势只能存在于导体中吗?不一定。由电动势的定义和法拉第电磁感应定律均可推知，感应电动势的存在只取决于空间有无磁通量的变化或有无非静电性场强，而不取决于空间是否有导体存在，即在没有导体的空间，也会有感应电动势存在。例题分析例1如图10-4所示，金属杆AOC以恒定速度在均匀磁场中垂直于磁场方向运动，已知，求杆中的动生电动势。解：金属棒在磁场中运动，切割磁感应线，产生的动生电动势为金属杆分成两段，可以分别计算产生的动生电动势。AO段运动过程中不切割磁感应线，不产生动生电动势。OC段中产生的动生电动势为5其方向为由O指向C。金属杆中的总动能电动势为其方向由O指向C。例2、如图10-7(a)所示，载有电流I的长直导线附近，放一导体半圆环MeN与长直导线共面，且端点的连线与长直导线垂直。半圆环的半径为b，环心O与导线相距a。设半圆环以速度平行导线平移，求半圆环内感应电动势的大小和方向以及两端的电压。解：根据动生电动势为计算简单，可引入一条辅助线MN，构成闭合回路，如图10-7(b)所示，闭合回路总电动势6负号表示的方向与x轴相反。