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 第三节 自感和互感（自学）第四节 磁场能量（自学）

同学们好!

大学物理 动生电动势 本讲 电磁丛1感生电动势|自感电动势→磁场能量 (涡旋电场)1互感电动势 变化的电流—→变化磁场→感生电动势 建立直接联系 电动势法拉第电磁感应定律 二、动生电动势 E、感生电动势 第2页共23页

大学物理 第2页 共23页 电磁感应 动生电动势 感生电动势 （涡旋电场） 自感电动势 互感电动势 磁场能量 本讲 建立直接联系 变化的电流 变化磁场 感生电动势 一、电动势 法拉第电磁感应定律 二、动生电动势 三、感生电动势

大学物理 第三节自感和互感(自学) 、自感现象和自感系数 -0 F Macromedia Flash Player 6 R 文件〔)查看控制()帮助 自感线圈 B A -∞ 电阻 B 开关 由于回路中电流变化,引起穿过回路包围面积的全磁通 变化,从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现 象。 自感电动势E乙 第3页共23页

大学物理 第3页 共23页 L I o t 由于回路中电流变化，引起穿过回路包围面积的全磁通 变化，从而在回路自身中产生感生电动势的现象叫自感现 象。 自感电动势 L   R B K   A L

大学物理 1.自感系数定义 毕-萨定律dB= ldl×r dB∝I 4汇r 由叠加原理 B dB B∝I 磁通链数 =NB. ds S 自感系数:=m 当线圈中通有单位电流时,穿过线圈的全磁通。 L由线圈形状、大小、匝数、周围介质分布等因素决定。 第4页共23页

大学物理 第4页 共23页 磁通链数 d ,    S m N B S    I m  LI  m  自感系数： I L  m  当线圈中通有单位电流时，穿过线圈的全磁通。 L由线圈形状、大小、匝数、周围介质分布等因素决定。 1. 自感系数定义 由叠加原理  B  B   d B  I 毕-萨定律 3 0 d 4 π d r I l r B       dB  I

大学物理 2.物理意义 由法拉第定律。dV=(4+7x,) 若L为常数E,==L dⅠ dt L=-/4线圈中自感电动势的个单位时 当线圈中电流变化率为 负号:1总是阻碍I的变化 d一定,L个→k线圈阻碍变化能力越强。 L:描述线圈电磁惯性的大小。 第5页共23页

大学物理 第5页 共23页 2. 物理意义 由法拉第定律 ) d d d d ( d d t L I t I L t m L        若L为常数 t I L L d d    L: 描述线圈电磁惯性的大小。 一定, L    L  线圈阻碍 I 变化能力越强。 t I d d t I L L d d   当线圈中电流变化率为一个单位时 线圈中自感电动势的大小。 负号：L总是阻碍 I 的变化

3.计算 大学物理 设Ⅰ→B分布→求vn=MBdS→L 例:求长直螺线管自感系数(n,V=1S2=A4) 解:设长直螺线管载流Ⅰ B= 0 H NBS=nlBs=unIv 增大V 提高L的途径提高n 实用 放入p值高的介质 第6页共23页

大学物理 第6页 共23页 3. 计算 设 I B 分布 求     S m N B S    d I L  m  m NBS nlBS n IV 2      n V I L m 2     B H nI   0 r   ：求长直螺线管自感系数( )r n,V lS, 0 r n S l ：设长直螺线管载流 I I 提高L的途径 增大V 提高n 放入  值高的介质 实用

二、互感现象和互感规律 大学物理 1.互感现象 K R 1变化一N变化一线圈2中产生a2 I2变化→Ⅵ2变化一线圈1中产生E12 个载流回路中电流变化,引起邻近另一回路中产 生感生电动势的现象 互感现象。 互感电动势EM 第7页共23页

大学物理 第7页 共23页 1. 互感现象 R  K G 21 1I 1 2 一个载流回路中电流变化，引起邻近 中产 生感生电动势的现象 —— 互感现象。 互感电动势 M 12 2 I 2 I 变化  1 2 变化 线圈1中产生 12  变化 变化 21 1I 线圈2中产生 21 

大学物理 2.互感系数 (1)定义当线圈几何形状、相对位置、周围介质磁 导率均一定时 v21=N2①21l1v21=M21 W2=N的2h2Y2=12M2M=4 互感系数M M、V2l/12 当一回路中通过单位电流时,引起的通过另一回路 的全磁通。 第8页共23页

大学物理 第8页 共23页 2. 互感系数 (1) 定义 当线圈几何形状、相对位置、周围介质磁 导率均一定时 21 2 21 1   N Φ  I 21 21 1   M I 12 1 12 2   N Φ  I 12 12 2   M I M12  M21  M 2 12 1 21 I I M     当一回路中通过单位电流时，引起的通过另一回路 的全磁通。 互感系数 M

大学物理 (2)物理意义 21 M dt 12 wdyd dt M= E211 dl d d t M:当一个回路中电流变化率为一个单位时,在 相邻另一回路中引起的互感电动势。 第9页共23页

大学物理 第9页 共23页 (2) 物理意义 t I M t d d d d 21 1 21       t I M t d d d d 12 2 12          t M I d d 21 1  t I d d 12 2   M : 当一个回路中电流变化率为一个单位时，在 相邻另一回路中引起的互感电动势

大学物理 (3)计算 设1→→l1的磁场分布B1一穿过回路2的v2 1=NMBd→得M=v21 例:P.123例3求两共轴长直细螺线管的互感系数 已知:R,N,L,l NL R. N 9 29-25 2R|2R 求:M 解:设内管通电流/2 HIHAMMMMMIMYN VAVAVAVAVAVAVAWAVAVAVAVAVAVAVAV (教材设外管电流1求解) ={0 l2=1,2l2(rR2) 第10页共23页

大学物理 第10页 共23页 (3) 计算 得 1 21 I M   设I1 I1的磁场分布 B 1 穿过回路2的   21    2 d 21 2 1 s N B S    ：P. 123 例3 求两共轴长直细螺线管的互感系数 M R N L l R N L l , , , , , , 2 2 2 1 1 1 已知: 求： N1 N2 l 2 2R1 2R L1 L2 解：设内管通电流I2 (教材设外管电流I1求解) B2  ( ) 2 2 2 2 2 I r R l N n I    0 ( ) R2 r 