19感生电动势涡旋电场

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,感生电动势 感应电场,(第十章第3节 ),1,在这电磁感应现象的实验中,当电键,K,闭合时,线圈,1,中要产生感生电流，,麦克斯韦提出：,即使不存在导体回路,，在变化的磁场周围也存在一个变化的电场，这个电场称为感生电场。,此感生电动势产生的原因是什么呢？,K,这种电磁感应现象是由于穿过导体回路的磁场发生变化而引起的。在回路中产生的感应电动势称为感生电动势.,感生电动势的非静电力:,感生电场施于导体中电荷的力。,感生电场也会对电荷有作用力。,一、感生电动势,二、感应电场,2,在限定导体回路不运动的情况及回路面积不变的情况下，有：,由此得到方程：,涡旋电场永远和磁感应强度矢量的变化连在一起。,感生电场的电力线类似于磁力线，是无头无尾的闭合曲线，呈涡旋状，所以 称之为涡旋电场。,回路中的感生电动势为：,根据电动势的定义 ，,回路中的感生电动势为：,由法拉第电磁感应定律： ,3,起源,由静止电荷激发,由变化的磁场激发,电力线形状,电力线为非闭合曲线,电力线为闭合曲线,静电场为无旋场,感生电场为有旋场,感生电场与静电场的区别,电场的性质,为保守场作功与路径无关,为非保守场作功与路径有关,静电场为有源场,感生电场为无源场,静电场,感生电场,4,在一般情况下，,空间中的电场既有静电场也有感生电场，即总场强为：,把它代入 ，,电磁场的基本方程之一,在稳恒条件下，一切物理量不随时间变化，,静电场的环路定理,5,例,1,：,圆形均匀分布的磁场半径为,R,，磁场随时间均匀增加 ，求空间的感生电场的分布情况。,解：,作半径为,r,的环形路径;,1,.,r R,区域,E,感,o,R,B,作半径为,r,的环形路径,;,同理,r R,区域：,E,感,分布曲线,所以,积分面积为回路中有磁场存在的面积，,E,感,r,o,R,7,例,2,：,圆形均匀分布的磁场半径为,R,，磁场随时间均匀增加 ，在磁场中放置一长为,L,的导体棒，求棒中的感生电动势。,L,o,R,B,h,r,dl,解：,在,dl,上产生的感生电动势为：,由上题结果，圆形区域内部的感生电场：,作用在导体棒上，使导体棒上产生一个向右的感生电动势，,沿 线作半径为,r,的环路，分割导体元,dl,，,8,其中,则：,E,感,h,o,R,r,dl,其中,方向向右。,法2：用法拉第电磁感应定律求解，,如图构造逆时针方向闭合回路，,讨论,9,将导体放入变化的磁场中时，由于在变化的磁场周围存在着涡旋的感生电场，感生电场作用在导体内的自由电荷上，使电荷运动，形成涡电流。,I,涡,1.涡电流,(1)工频感应炉的应用,在冶金工业中，某些熔化活泼的稀有金属在高温下容易氧化，将其放在真空环境中的坩埚中，坩埚外绕着通有交流电的线圈，对金属加热，防止氧化。,抽真空,2.涡电流的应用,三、涡电流,10,(2)用涡电流加热金属电极,在制造电子管、显像管或激光管时，在做好后要抽气封口，但管子里金属电极上吸附的气体不易很快放出，必须加热到高温才能放出而被抽走,利用涡电流加热的方法，一边加热，一边抽气，然后封口。,抽真空,接高频发生器,显像管,(3)电磁炉,在市面上出售的一种加热炊具-电磁炉。这种电磁炉加热时炉体本身并不发热，在炉内有一线圈，当接通交流电时，在炉体周围产生交变的磁场，,当金属容器放在炉上时，在容器上产生涡电流，使容器发热，达到加热食物的目的。,11,(4)电度表记录电量,电度表记录用电量，就是利用通有交流电的铁心产生交变的磁场，在缝隙处铝盘上产生涡电流，涡电流的磁场与电磁铁的磁场作用，表盘受到一转动力矩，使表盘转动。,o,o,由于涡电流在导体中产生热效应，在制造变压器时，就不能把铁心制成实心的，这样在变压器工作时在铁心中产生较大的涡电流，使铁心发热，造成漆包线绝缘性能下降，引发事故。,因此在制作变压器铁心时，用多片硅钢片叠合而成，使导体横截面减小，涡电流也较小。,3.涡电流的危害,12,