（Excellenthandouttrainingtemplate）变化的磁场和变化的电场电磁感应知识结构变化电场产生磁场变化磁场产生电场位移电流法拉第电磁感应定律按产生原因分类按激发方式分类电流的磁效应磁的电效应电生磁§10.1电磁感应法拉第的实验：磁铁与线圈有相对运动，线圈中产生电流一线圈电流变化，在附近其它线圈中产生电流电磁感应实验的结论当穿过一个闭合导体回路所限定的面积的磁通量发生变化时，回路中就出现感应电流变变产生电磁感应一.电磁感应现象••二.电动势电源将单位正电荷从电源负极推向电源正极的过程中，非静电力所作的功定义
表
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征了电源非静电力作功本领的大小反映电源将其它形式的能量转化为电能本领的大小••电动势的性质（1）电动势与外电路及电路开、关无关（2）电动势的方向从负极通过电源内部指向正极（3）电动势是有正负的标量+-对闭合电路非静电场可以认为：电源在其内部建立了一个非静电场非静电场和静电场一样对电荷作用，但它仅存在在电源内部类比静电场三.电磁感应定律（1）法拉第的实验规律表达式感应电动势的大小与通过导体回路的磁通量的变化率成正比负号表示电动势的方向（2）电动势的大小（3）确定电动势的方向的方法I
规定
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绕行方向L，电动势与该方向一致时为正，否则为负II确定的正负III根据法拉第定律确定电动势的方向如35LSNSN如-3-5LLSN如53SN如-3-5L(1)若回路是N匝密绕线圈(2)若闭合回路中电阻为R感应电荷讨论磁链每匝线圈产生的磁通量不同时，磁链如何计算？思考:非导体回路磁通量变化,是否产生感应电动势,是否产生感应电流？闭合回路中的感应电流的方向总是企图使感应电流产生的磁通量去补偿（反抗）引起感应电流的磁通量的变化三.楞次定律1感应电流的作用磁通量变化感应电动势感应电流感应电流也产生磁场磁通量2楞次定律3楞次定律的作用楞次定律主要是用来确定感应电动势的方向SN例匀强磁场中，导线可在导轨上滑动，当导线向右运动时解在t时刻回路中感应电动势求若磁场变化回路磁通量增加－＞电动势逆时针方向两个同心圆环，已知r1<
分析
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结论：在原通有电流的线圈中存在能量——磁能自感为L的线圈中通有电流I0时所储存的磁能为电流I0消失时自感电动势所做的功•§10.4磁场能量一.磁能的来源设在dt内通过灯泡的电量•自感磁能电流I0消失过程中，自感电动势所做的总功(自感磁能公式)讨论(1)在通电过程中为电源做的功为自感电动势反抗电流所作的功为电阻消耗的焦耳热为电源的功转化为磁场的能量其中(2)与电容储能比较自感线圈也是一个储能元件，自感系数反映线圈储能的本领二.磁能的分布以无限长直螺线管为例磁能•磁场能量密度上式不仅适用于无限长直螺线管中的均匀磁场,也适用于非均匀磁场,其一般是空间和时间的函数在有限区域内积分遍及磁场存在的空间磁场能量密度与电场能量密度公式比较••说明解根据安培环路定理,螺绕环内取体积元例一由N匝线圈绕成的螺绕环，通有电流I，其中充有均匀磁介质求磁场能量Wm例计算低速运动的电子的磁场能量，设其半径为a解低速运动的电子在空间产生的磁感应强度为取体积元（球坐标）a整个空间的磁场能量计算磁场能量的一般方法*4互感磁能先闭合再闭合需要考虑互感的影响•当回路2电流增加时，在回路1中产生互感电动势若保I1不变,电源1提供的能量应等于互感电动势所做的功将使电流总磁能注意两载流线圈的总磁能与建立I1，I2的具体步骤无关减小(互感能量)§10.5麦克斯韦电磁场理论简介1非稳恒电流中的问题对稳恒电流对S1面对S2面矛盾稳恒磁场的安培环路定理已不适用于非稳恒电流的电路变化磁场产生感生电场变化电场产生磁场对非稳恒电流一.问题的提出二.位移电流假设非稳恒电路中，在传导电流中断处必发生电荷分布的变化极板上电荷的时间变化率等于传导电流电荷分布的变化必引起电场的变化(以平行板电容器为例)电位移通量—位移电流(电场变化等效为一种电流)电位移通量的变化率等于传导电流强度——位移电流一般情况位移电流位移电流与传导电流连接起来恰好构成连续的闭合电流位移电流密度以均匀场为例矢量式普适若传导电流为零变化电场产生磁场的数学表达式麦克斯韦提出全电流的概念(全电流安培环路定理)在普遍情形下，全电流在空间永远是连续不中断的，并且构成闭合回路麦克斯韦将安培环路定理推广位移电流密度全电流4全电流安培环路定理三.位移电流、传导电流的比较1.位移电流具有磁效应—与传导电流相同2.位移电流与传导电流不同之处(1)产生机理不同(2)存在条件不同位移电流可以存在于真空中、导体中、介质中3.位移电流没有热效应，传导电流产生焦耳热例设平行板电容器极板为圆板，半径为R，两极板间距为d,用缓变电流IC对电容器充电解任一时刻极板间的电场极板间任一点的位移电流密度由全电流安培环路定理求P1,P2点处的磁感应强度例电荷+q以速度v向O点运动。在O点处作一半径为a的圆，圆面与速度方向垂直求通过该圆面的位移电流和圆周上各点处的磁感应强度？解在任一时刻，穿过圆面的电位移通量由几何条件得由全电流安培环路定理运动电荷的磁场四麦克斯韦方程组1.电场的高斯定理2.磁场的高斯定理1为静电场是有源场、2为感应电场是涡旋场1为传导电流、2为位移电流产生的磁场，都是无源场3.电场的环路定理——法拉第电磁感应定律4.全电流安培环路定理静电场是保守场，变化磁场可以激发涡旋电场传导电流和变化电场可以激发涡旋磁场四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式5.麦克斯韦方程组的意义说明——电荷总伴随有电场但是，电场的产生、存在不一定需要电荷说明——磁场是有旋场，磁感应线是无头无尾发现“磁单极”后，应该？变化的磁场在其周围产生（激发）电场变化的电场在其周围产生（激发）磁场（1）麦克斯韦方程组完全描述电磁场的动力学过程（2）麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在变化的电场变化的磁场（3）麦克斯韦指出了光波是一定频率范围内的电磁波由麦克斯韦方程组可以推导出电磁波波动方程电磁波波动方程中的波速为真空中与真空中光速实验测量值相同是否所有变化电场都产生“变化”的磁场？速度随坐标系不同而不同，但是，真空中电磁波波速计算值是固定值S1S2真空中光速不变——相对论基础演讲结速，谢谢观赏！Thankyou.
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