广东工业大学：《大学物理》课程教学课件（讲稿）第五篇 电磁学 第14章 电磁感应（自感与互感、磁场的能量）

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第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 第14章 电磁感应 电磁场

广东工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场euanadongUniversityofTechnology电磁感应(2)主要内容：自感与互感磁场的能量

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 电磁感应(2) 自感与互感 主要内容： 磁场的能量

广东工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场euangdong University ofTechnologyS 14.3磁场的能量自感和互感1.自感应打开电健闭合电健(1)自感现象-BYRB0

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 1. 自感应 (1) 自感现象 §14.3 自感和互感 磁场的能量 A B 闭 合 电 健 打 开 电 健 L IL L I o t  A B K   R L

广东工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场uanadongUniversity ofTechnology当通过一个回路的电流变化时，引起穿过回路包围面积的全磁通变化，从而在回路自身产生感应电动势的现象叫自感现象。(2)自感系数N设线圈有N匝，通电流全磁通人P=NΦ=NBS α1= N@= LIL一感系数单位：H(亨利)一个线圈的自感系数L，由线圈的形状、大小、匝数、周围介质分布等因素决定，与I无关

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 当通过一个回路的电流变化时，引起穿过回路包围面 积的全磁通变化，从而在回路自身产生感应电动势的现象叫 自感现象。 设线圈有N 匝, 通电流 I (2) 自感系数 Ψ = =  N NBS I Φ 全磁通 Ψ m = = N LI Φ L — 自感系数 一个线圈的自感系数 L , 由线圈的形状、大小、匝数、 周围介质分布等因素决定，与 I 无关。 单位: H (亨利) I N

广李工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场uangdongUpiyersityofTechnology（3）自感电动势当通过线圈的电流变化时，线圈自身产生的感应电动势（自感电动势）d@pdld(LI)dlCdtdtdtdtdL若L不变，=0,则dtdl负号表示自感电动势总是要阻=-Ldt碍线圈回路本身电流的变化。自感系数：描述线圈电磁惯性大小的物理量

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 t L I t I L t LI t L d d d d d d( ) d d = − = − −   = − (3)自感电动势 当通过线圈的电流变化时, 线圈自身产生的感应电动 势(自感电动势) t I L L d d  = − 负号表示自感电动势总是要阻 碍线圈回路本身电流的变化。 自感系数: 描述线圈电磁惯性大小的物理量 若 L 不变, 0 ,则 d d = t L

广东工業大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场uanadongUniversityofTechnolog)(4)自感现象的防止和应用1.电器设备中，常利用线圈的自感起稳定电流的作用。例如，日光灯的镇流器就是一个带有铁芯的自感线圈2.电工设备中，常利用自感作用制成自耦变压器或流圈3.电子技术中，利用自感和电容器可以组成谐振电路或滤波电路等。4．在具有相当大的自感和通有较大电流的电路中，当切断电源的瞬间，开关处将发生强大的火花，产生弧光放电现象亦称电弧。电弧发生的高温，可用来治炼、熔化、焊接和切割熔点高的金属，温度可达2000C以上。但也有破坏开关、引起火灾的危险。因此通常都用油开关，即把开关放在绝缘性能良好的油里，以防止发生电弧

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 （4）自感现象的防止和应用 1. 电器设备中，常利用线圈的自感起稳定电流的作用。 例如，日光灯的镇流器就是一个带有铁芯的自感线圈。 2. 电工设备中，常利用自感作用制成自耦变压器或扼流圈。 3. 电子技术中，利用自感和电容器可以组成谐振电路或滤 波电路等。 4. 在具有相当大的自感和通有较大电流的电路中，当切断 电源的瞬间，开关处将发生强大的火花,产生弧光放电现象， 亦称电弧。 电弧发生的高温，可用来冶炼、熔化、焊接和切割熔点高 的金属，温度可达2000℃以上。但也有破坏开关、引起火灾 的危险。因此通常都用油开关，即把开关放在绝缘性能良好 的油里，以防止发生电弧

广东工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场uanadongUniversity ofTechnology例1、长为I的螺线管，横截面为S，线圈总匝数为N，管中磁介质的磁导率为u，求自感系数。解：设螺线管通电流IBN管内磁场B=μ_通过线圈的全磁通N2ISY=NBS =μ螺线管的自感系数N2N2?ISL=Uu12NL=un'V为线圈体积V=ISn=

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 例1、长为 l 的螺线管，横截面为 S ，线圈总匝数为 N ，管 中磁介质的磁导率为  ，求自感系数。 解： IS l N Ψ NBS 2 = =  S l N I Ψ L 2 = =  V = lS 为线圈体积 l N n = 2 L n V =  lS l N 2 2 =  设螺线管通电流 I I l N 管内磁场 B =  通过线圈的全磁通 螺线管的自感系数 B   S I N l

广东工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场suangdongUniversityotTechnologyL= un?V增大 V提高L的途径提高n放入u值高的介质求L的步骤：设线圈中通有电流求BY求全磁通mYmLI

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 提高 L 的途径 增大 V 提高 n 放入 值高的介质 求 L 的步骤： ① 设线圈中通有电流 I ② 求 B ③ 求全磁通 Ψm I Ψ L m ④ =  S N l 2 L n V = 

广东工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场uanadongUniversity ofTechnoloay例2、求长为1的一段同轴电缆的自感系数。电缆由两个“无限长”同轴圆筒组成，设内、外圆筒的半径分别为R,和R2，其间充满磁导率为u的磁介质。解：设电缆通电流I，则ulB=(R<r<R)2元r通过长为一段电缆截面的磁通B.dSDR-RIullulR2ldrInR2元2元rR-ulr-R2元

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 例2、求长为 l 的一段同轴电缆的自感系数。电缆由两个“无 限长”同轴圆筒组成，设内、外圆筒的半径分别为 R1和R2 ， 其间充满磁导率为  的磁介质。 l 解： ( ) 1 2 2 R r R r I B =     2 1 2 1 Φ d d ln 2 2 s R R B S I Il R l r r R     =  = =   2 1 Φ ln 2 l R L I R   = = r 设电缆通电流 I ，则 通过长为 l 一段电缆截面的磁通 I

广东工业大学大学物理A教素第14章电磁感应电磁场uangdongUniversityotTechnology2.互感应T互感现象当一个载流回路中的电流变化时，在另一回路中产生互感现象感生电动势的现象互感电动势

第14章 电磁感应 电磁场 大学物理A教案 2. 互感应 (1) 互感现象 R  K G 当一个载流回路中的电流变化时，在另一回路中产生 感生电动势的现象 —— 互感现象。 互感电动势