電磁感應(yīng)與暫態(tài)過程學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)與暫態(tài)過程與暫態(tài)過程第一頁，共103頁。7.1 7.1 電磁感應(yīng)定律電磁感應(yīng)定律7.2 7.2 動生電動勢動生電動勢7.3 7.3 感生電動勢感生電動勢 渦旋電場渦旋電場7.4 7.4 自感和互感自感和互感(hgn)(hgn)7.5 7.5 渦電流渦電流7.6 7.6 暫態(tài)過程暫態(tài)過程7.7 7.7 磁能磁能第1頁/共103頁第二頁，共103頁。. .電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)(dinc-gnyng)定律定律. . .電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)(dinc-gnyng)定律定律. . .楞次定律楞次定律(ln c dn

2、l)(ln c dn l). . .法拉第電磁感應(yīng)定律法拉第電磁感應(yīng)定律第2頁/共103頁第三頁，共103頁。電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)(dinc-(dinc-gnyng)gnyng)現(xiàn)象現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)演示演示(a)小磁棒小磁棒 G 插入插入(ch r)A內(nèi)內(nèi) 偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)(逆逆) 靜止靜止A內(nèi)內(nèi) 不動不動 拔出拔出A內(nèi)內(nèi) 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(順順).實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)演示第3頁/共103頁第四頁，共103頁。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)演示演示(b)小載流線圈小載流線圈 G 插入插入A 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun) 靜止于靜止于A內(nèi)內(nèi) 不動不動 拔出拔出 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)第4頁/共103頁第五頁，共103頁。

3、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)演示演示(c)小載流線圈小載流線圈 G K合上合上 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)K合上（開）合上（開） 不動不動 打開打開 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)第5頁/共103頁第六頁，共103頁。 感感 應(yīng)應(yīng) 電電 流：穿過一閉合回路磁通發(fā)生變化流：穿過一閉合回路磁通發(fā)生變化 時回路中產(chǎn)生的電流。時回路中產(chǎn)生的電流。 感應(yīng)電動勢：回路中由于磁通變化引起的感應(yīng)電動勢：回路中由于磁通變化引起的 電動勢。電動勢。 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)(dinc-gnyng)現(xiàn)象：當(dāng)回路中磁通變化而現(xiàn)象：當(dāng)回路中磁通變化而產(chǎn)生產(chǎn)生 感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。 2、電磁感應(yīng)、電磁感應(yīng)(dinc-gnyn

4、g)現(xiàn)象現(xiàn)象第6頁/共103頁第七頁，共103頁。感感感感有有不不一一定定，有有以以感感應(yīng)應(yīng)電電動動勢勢為為依依據(jù)據(jù)的的夾夾角角與與是是變變不不變變變變不不變變變變不不變變化化原原因因由由實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)可可知知磁磁通通的的變變說說明明：)( BSSBBSSB第7頁/共103頁第八頁，共103頁。楞次定律楞次定律 確定確定(qudng)(qudng)感應(yīng)電流的方向感應(yīng)電流的方向 1. 1.兩種表述兩種表述 表述表述1 1：感應(yīng)電流的磁通量總是阻礙引起感：感應(yīng)電流的磁通量總是阻礙引起感 應(yīng)電流的磁通量的變化。應(yīng)電流的磁通量的變化。 表述表述2 2：感應(yīng)電流的效果總是反抗引起它的：感應(yīng)電流的效果總是反抗引

5、起它的 原因。原因。第8頁/共103頁第九頁，共103頁。2.2.實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)演示演示 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)7(shyn)71(a)1(a)增增大大）（不不讓讓增增大大）（原原感感應(yīng)應(yīng)電電流流逆逆時時針針，產(chǎn)產(chǎn)生生小小磁磁棒棒插插入入BBNNA第9頁/共103頁第十頁，共103頁。同同向向與與小小拔拔出出反反向向與與大大插插入入減減小小）（不不讓讓減減小?。ㄔ懈袘?yīng)應(yīng)電電流流順順時時針針，產(chǎn)產(chǎn)生生小小磁磁棒棒拔拔出出 BBNNA第10頁/共103頁第十一頁，共103頁。法拉第電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)(dinc-(dinc-gnyng)gnyng)定律定律 的方向的方向號反

6、映號反映 dtd1.1.定律定律(dngl)(dngl)形式形式: :(1)(1)確定原則確定原則(yunz)(yunz) 選回路選回路 在回路上選繞行的正方在回路上選繞行的正方向向方方向向的的確確定定 .2第11頁/共103頁第十二頁，共103頁。繞繞向向滿滿足足右右旋旋與與回回路路法法線線方方向向的的確確定定Ln: 繞向反向繞向反向與與若若繞向同向繞向同向與與若若的正負(fù)的正負(fù)確定確定的正負(fù)的正負(fù)確定確定LdtdLdtddtd0000: 第12頁/共103頁第十三頁，共103頁。減小減小增大增大舉例：舉例：tBtB)2(反向反向與與：由左到右：由左到右逆時針逆時針、逆著逆著LdtdsdnL,

7、 0, 00BB 同同向向與與 Ldtd 000 第13頁/共103頁第十四頁，共103頁。同向同向與與大大LdtdB 000 反向反向與與小小LdtdB 000 第14頁/共103頁第十五頁，共103頁。. .動生電動勢動生電動勢. . .動生電動勢動生電動勢. . .動生電動勢的計(jì)算動生電動勢的計(jì)算(j sun)(j sun). . .交流交流(jioli)(jioli)發(fā)電機(jī)原理發(fā)電機(jī)原理第15頁/共103頁第十六頁，共103頁。7.2 7.2 動生電動勢動生電動勢dtSBddtd)( dtSdB 動動閉合回路的整體或局部閉合回路的整體或局部(jb)(jb)在穩(wěn)定磁場中在穩(wěn)定磁場中運(yùn)動而

8、產(chǎn)生的電動勢運(yùn)動而產(chǎn)生的電動勢動生電動勢的定義動生電動勢的定義(dngy)(dngy)第16頁/共103頁第十七頁，共103頁。dtBdS 感感閉合回路不動，磁場隨時間閉合回路不動，磁場隨時間(shjin)變化而產(chǎn)生變化而產(chǎn)生的電的電 動勢動勢動生電動勢動生電動勢動生電動勢的微觀動生電動勢的微觀(wigun)本質(zhì)本質(zhì)感生感生(n shn)電動勢的定義電動勢的定義:第17頁/共103頁第十八頁，共103頁。 eqBvqfEdBvBvqfdEkk 洛洛侖侖茲茲力力vevab )(第18頁/共103頁第十九頁，共103頁。 ababdndtd的的方方向向由由導(dǎo)導(dǎo)線線上上在在同同向向與與、取取說說明明

9、： L000LdBvdBvdEabBvefEbaBvefabkkK)()()(電子受力電子受力ba ab第19頁/共103頁第二十頁，共103頁。 dBvddBvd )( vBvBvBvvBv00/00靜靜導(dǎo)導(dǎo)存存在在于于動動導(dǎo)導(dǎo)線線上上動動第20頁/共103頁第二十一頁，共103頁。000 uvffVFufffFvfuvVfuafv合合能量傳遞能量傳遞洛侖茲力不做功洛侖茲力不做功BVeFBuefBvef )()()(第21頁/共103頁第二十二頁，共103頁。熱熱能能電電阻阻耗耗熱熱電電能能機(jī)機(jī)械械能能量量做做功功轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為感感應(yīng)應(yīng)電電流流能能做做功功，由由結(jié)結(jié)論論：外外力力克克服服負(fù)負(fù)功

10、功正正功功 0ffvfufvfufvfuf第22頁/共103頁第二十三頁，共103頁。dtddBv )2()()1(動生電動勢的計(jì)算動生電動勢的計(jì)算(j sun)(j sun)OAOAUBAO 求求順順時時針針已已知知：例例題題L1.7 第23頁/共103頁第二十四頁，共103頁。OAvO 方方向向處處線線元元線線速速度度點(diǎn)點(diǎn)距距解解：方方法法 12021)(BBddOABdvBddBvdd的：的：導(dǎo)線導(dǎo)線的：的：線元線元OAAOOAOAUUAO 的的方方向向由由方方向向0oA第24頁/共103頁第二十五頁，共103頁。處處在在時時刻刻作作輔輔助助線線：方方法法OAdtAOt.02 BdtdB

11、dtdBdtBdSddtdS 2222L21L21L21L21 逆逆順順000L dtdn用用楞楞次次定定律律來來判判斷斷由由處處在在AOOA第25頁/共103頁第二十六頁，共103頁。交流發(fā)電機(jī)原理交流發(fā)電機(jī)原理(yunl)(yunl) 動生電動勢（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能）動生電動勢（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能）第26頁/共103頁第二十七頁，共103頁。0)(0)( DABCdBvdBv cos)2sin()2sin()(cos)2sin()(0vBvBdvBdBvvBdvBdBvlBAABDCCD 第27頁/共103頁第二十八頁，共103頁。tBstBvBBADCDCBA coscos22cos2

12、tBSdtdtdtBSdBSBSSB coscossin)2cos( 第28頁/共103頁第二十九頁，共103頁。 電電能能在在外外磁磁場場中中產(chǎn)產(chǎn)生生機(jī)機(jī)械械能能外外力力作作功功要要使使線線圈圈轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動的的正正負(fù)負(fù)在在變變：反反向向與與 20L第29頁/共103頁第三十頁，共103頁。. .感生感生(n shn)(n shn)電動勢渦旋電場電動勢渦旋電場. . .感生感生(n shn)(n shn)電動勢渦旋電場電動勢渦旋電場. . .感生感生(n shn)(n shn)電動勢的計(jì)算電動勢的計(jì)算. . .電子感應(yīng)加速器電子感應(yīng)加速器第30頁/共103頁第三十一頁，共103頁。2.2.渦旋渦旋

13、(w xun)(w xun)電場電場 非靜電力非靜電力感應(yīng)電場（渦旋感應(yīng)電場（渦旋(w xun)(w xun)電電場）力場）力 是變化的磁場在其周圍空間激發(fā)的電場是變化的磁場在其周圍空間激發(fā)的電場7.3 7.3 感生電動勢感生電動勢 渦旋渦旋(w (w xun)xun)電場電場感生電動勢感生電動勢 渦旋渦旋(w xun)(w xun)電場電場1.1.感生電動勢感生電動勢 定義：當(dāng)線圈不動而磁場變化時，線圈的定義：當(dāng)線圈不動而磁場變化時，線圈的 磁通發(fā)生變化而引起的感應(yīng)電動勢。磁通發(fā)生變化而引起的感應(yīng)電動勢。第31頁/共103頁第三十二頁，共103頁。3.3.渦旋電場（感應(yīng)渦旋電場（感應(yīng)(gny

14、ng)(gnyng)電場）的性質(zhì)電場）的性質(zhì)有有旋旋場場旋旋感感SdtBdESdBdtddtdd E 場對電荷有力的作用場對電荷有力的作用變化的磁場變化的磁場場源是場源是,無源場無源場旋旋0 SdE第32頁/共103頁第三十三頁，共103頁。感生感生(n shn)(n shn)電動勢的計(jì)算電動勢的計(jì)算dESdtBdtdbaab旋感方法二方法一。動動勢勢變變化化，求求棒棒中中感感生生電電并并以以勻勻速速率率的的圓圓筒筒內(nèi)內(nèi)，為為若若該該磁磁場場被被限限定定在在半半徑徑放放在在勻勻強(qiáng)強(qiáng)磁磁場場中中，的的金金屬屬棒棒一一長長為為例例題題 tBRABL 2 .7第33頁/共103頁第三十四頁，共103

15、頁。tBrErtBrERrSdtBdE 222旋旋旋旋旋旋方方法法二二： 方方向向方方向向滿滿足足左左旋旋方方向向與與大大大大小小小小成成正正比比與與注注明明：旋旋旋旋旋旋旋旋tBBtBEErErrE第34頁/共103頁第三十五頁，共103頁。tBrRERtBrERr 2222旋旋旋旋 方方向向處處成成反反比比與與注注明明：旋旋旋旋旋旋EEBrE00滿滿足足左左旋旋與與”“旋旋tBE 第35頁/共103頁第三十六頁，共103頁。tBLRLdtBhdtBrdELAB)4(22cos2220旋旋4cos22LRhhr 第36頁/共103頁第三十七頁，共103頁。tBLRLtBhLdtdOBOA 4

16、221022AB 方方法法一一：第37頁/共103頁第三十八頁，共103頁。電子電子(dinz)(dinz)感應(yīng)加速器感應(yīng)加速器1.1.加速器原理加速器原理(yunl)(yunl) 對對電電子子加加速速做做圓圓周周運(yùn)運(yùn)動動電電子子受受交交變變磁磁場場旋旋洛洛Ef第38頁/共103頁第三十九頁，共103頁。0 0 0 0 0 0 0 0 ）受受力力（e ）運(yùn)運(yùn)動動方方向向（e 旋旋EtB BB2Tt4T43TT0第39頁/共103頁第四十頁，共103頁。內(nèi)內(nèi)電電子子會會飛飛出出加加速速區(qū)區(qū)在在第第四四個個被被加加速速內(nèi)內(nèi)電電子子在在加加速速區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)不不能能在在第第二二、三三個個速速內(nèi)內(nèi)電電子子在

17、在加加速速區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)被被加加在在第第一一個個4T4T4T2 應(yīng)用應(yīng)用(yngyng) 加速電子加速電子 （可加速電子到幾十萬（可加速電子到幾十萬Mev-數(shù)百萬數(shù)百萬Mev） 100Mev的電子感應(yīng)加速器：的電子感應(yīng)加速器：第40頁/共103頁第四十一頁，共103頁。電磁鐵電磁鐵100噸以上噸以上勵磁電流勵磁電流(dinli)功率功率500千瓦千瓦 環(huán)形直徑環(huán)形直徑1.5米米 電子經(jīng)過路程電子經(jīng)過路程1000公里公里被加速電子被加速電子(dinz)質(zhì)量不變，不受相對論效應(yīng)的限制，質(zhì)量不變，不受相對論效應(yīng)的限制，可用于核物理研究可用于核物理研究第41頁/共103頁第四十二頁，共103頁。ScmRnM

18、eVEEWbmst求求：周周求求：求求已已知知：習(xí)習(xí)題題末末一一周周841008 . 12 . 420. 7max 第42頁/共103頁第四十三頁，共103頁。mnRsneVeEVdtd6525262323102 . 1105 . 2108414. 322103 . 2103 . 410100103 . 4102 . 48 . 11103 . 4102 . 48 . 1 周周第43頁/共103頁第四十四頁，共103頁。. .自感自感(z n)(z n)和互感和互感. . .自感自感(z n)(z n)現(xiàn)象和自感現(xiàn)象和自感(z n)(z n)系數(shù)系數(shù). . .互感互感(hgn)(hgn)現(xiàn)象和互

19、感現(xiàn)象和互感(hgn)(hgn)系數(shù)系數(shù)第44頁/共103頁第四十五頁，共103頁。 7.4 7.4 自感自感(z n)(z n)和和互感互感 自感自感(z n)(z n) 1. 1.現(xiàn)象觀察和定義現(xiàn)象觀察和定義 現(xiàn)象現(xiàn)象(xinxing)演示演示(a)趨于穩(wěn)定趨于穩(wěn)定逐漸亮逐漸亮穩(wěn)定穩(wěn)定先亮先亮合上合上21)(SSKa第45頁/共103頁第四十六頁，共103頁。自感現(xiàn)象：由于線圈自身電流自感現(xiàn)象：由于線圈自身電流(dinli)變變化而引化而引 起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象現(xiàn)象現(xiàn)象(xinxing)演示演示(b)滅滅暗暗猛猛然然閃閃亮亮打打開開SKb)(第46頁/共103頁第四十七頁，共1

20、03頁。2.2.自感系數(shù)自感系數(shù)(z n x sh)(z n x sh) N自自感感磁磁鏈鏈自自感感磁磁通通稱稱為為自自感感系系數(shù)數(shù)：定定義義成成正正比比，比比例例系系數(shù)數(shù)與與：定定義義LdtdILtILtILLILI 21第47頁/共103頁第四十八頁，共103頁。自自感感系系數(shù)數(shù)相相比比較較。螺螺繞繞環(huán)環(huán)的的并并與與真真空空此此螺螺繞繞環(huán)環(huán)的的自自感感系系數(shù)數(shù)求求勻勻磁磁介介質(zhì)質(zhì)。的的非非鐵鐵磁磁性性均均導(dǎo)導(dǎo)率率為為的的多多，環(huán)環(huán)中中充充滿滿相相對對磁磁的的平平均均半半徑徑小小，環(huán)環(huán)的的橫橫截截面面半半徑徑比比環(huán)環(huán)匝匝數(shù)數(shù)為為，單單位位長長度度的的密密繞繞螺螺繞繞環(huán)環(huán)的的電電流流為為例例題

21、題,:I3 . 70 n。環(huán)環(huán)境境、介介質(zhì)質(zhì)、匝匝數(shù)數(shù)有有關(guān)關(guān)小小、無無關(guān)關(guān)，與與線線圈圈形形狀狀、大大、與與ILnote :第48頁/共103頁第四十九頁，共103頁。是是螺螺繞繞環(huán)環(huán)的的體體積積。式式中中，自自感感磁磁鏈鏈磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度度度定定理理，可可得得環(huán)環(huán)內(nèi)內(nèi)磁磁場場強(qiáng)強(qiáng)環(huán)環(huán)路路解解：由由有有介介質(zhì)質(zhì)時時的的安安培培VVInnINSNBSnInIHrrr02000 000NB 第49頁/共103頁第五十頁，共103頁。倍倍。是是真真空空螺螺繞繞環(huán)環(huán)的的繞繞環(huán)環(huán)的的自自感感系系數(shù)數(shù)因因此此，充充滿滿磁磁介介質(zhì)質(zhì)的的螺螺，自自感感系系數(shù)數(shù)螺螺繞繞環(huán)環(huán)內(nèi)內(nèi)為為真真空空時時，空空rrV

22、nL 201 VnILr200 由自感系數(shù)定義得由自感系數(shù)定義得第50頁/共103頁第五十一頁，共103頁?；ジ谢ジ?hgn)(hgn)現(xiàn)象與互感現(xiàn)象與互感(hgn)(hgn)系數(shù)系數(shù)1.1.現(xiàn)象現(xiàn)象(xinxing)(xinxing)演示與定義演示與定義現(xiàn)象現(xiàn)象(xinxing)演示演示第51頁/共103頁第五十二頁，共103頁。定義：由于鄰近線圈里電流變化所引起的電磁定義：由于鄰近線圈里電流變化所引起的電磁 感應(yīng)感應(yīng)(gnyng)現(xiàn)象現(xiàn)象第52頁/共103頁第五十三頁，共103頁。2112221212122121112121211212. 2MMdtdIMdtdIMdtdIMdtdIM 互

23、感系數(shù)互感系數(shù)稱稱為為互互感感系系數(shù)數(shù)成成比比例例，比比例例系系數(shù)數(shù)與與：定定義義221I1 2211122112IIMM 第53頁/共103頁第五十四頁，共103頁。dtdIdtdIMM22111221122 ：定定義義決決定定相相對對位位置置、匝匝數(shù)數(shù)、介介質(zhì)質(zhì)由由線線圈圈大大小小、形形狀狀、1221:MMnote 第54頁/共103頁第五十五頁，共103頁。另另一一個個線線圈圈的的每每一一匝匝，并并且且全全部部穿穿過過對對于于每每一一匝匝來來說說都都相相等等量量每每個個線線圈圈所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的磁磁通通無無漏漏磁磁：當(dāng)當(dāng)兩兩個個線線圈圈中中互互感感系系數(shù)數(shù)與與自自感感系系數(shù)數(shù). 3并纏在一

24、起并纏在一起兩個線圈密排兩個線圈密排第55頁/共103頁第五十六頁，共103頁。11222122221111112222112211 無漏磁無漏磁：線圈線圈：線圈線圈INLINLININMNN21第56頁/共103頁第五十七頁，共103頁。22221122LLMLLMLLININININMININM 11122111222111221有漏磁有漏磁第57頁/共103頁第五十八頁，共103頁。數(shù)數(shù)兩兩個個線線圈圈串串聯(lián)聯(lián)的的自自感感系系. 4第58頁/共103頁第五十九頁，共103頁。方向相同方向相同與與）（方向一致方向一致與與中中線圈線圈）（方向一致方向一致與與中中線圈線圈相接相接與與順接：順接

25、：互互自自互互自自21121221211ML2ML10 dtdIdtdIdtdIdtdIdtdIab2MLL2MLL2121122211 LdtdILdtdI）（串聯(lián)線路中串聯(lián)線路中 第59頁/共103頁第六十頁，共103頁。 反接反接順接順接當(dāng)兩個線圈無漏磁時：當(dāng)兩個線圈無漏磁時：當(dāng)兩個線圈無互感時：當(dāng)兩個線圈無互感時：）（方向相反方向相反與與中中線圈線圈方向相反方向相反與與中中線圈線圈相接，如圖通電流相接，如圖通電流與與反接：反接：2121212121122211122211LL2LLLL0M2MLL2MLL,2,1LLLdtdILdtdIbb 第60頁/共103頁第六十一頁，共103頁。

26、和和求求：兩兩線線圈圈的的互互感感系系數(shù)數(shù)）（、和和、為為，橫橫截截面面積積和和匝匝數(shù)數(shù)分分別別都都是是線線管管，長長度度：兩兩同同軸軸的的空空心心長長直直螺螺例例題題2112122211MMSSNSNS7.4 第61頁/共103頁第六十二頁，共103頁。LSNNLSnnIMSLnInSBNSSBNSSSInB121012101121212110112112121211010 )(LSNNIMNSInNSBInB12102212111220112212202 第62頁/共103頁第六十三頁，共103頁。. .渦電流渦電流(dinli)(dinli). . .渦電流渦電流(dinli)(dinl

27、i). . .電磁電磁(dinc)(dinc)阻尼阻尼. . .趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)第63頁/共103頁第六十四頁，共103頁。渦電流渦電流 定義：金屬導(dǎo)體塊在磁場中運(yùn)動定義：金屬導(dǎo)體塊在磁場中運(yùn)動(yndng)(yndng)或處于或處于 變化的磁場中，內(nèi)部會出現(xiàn)感變化的磁場中，內(nèi)部會出現(xiàn)感應(yīng)應(yīng) 電流稱為渦電流電流稱為渦電流 洛侖茲力洛侖茲力渦旋電場力渦旋電場力帶電粒子受帶電粒子受渦電流產(chǎn)生的原因渦電流產(chǎn)生的原因:. 1第64頁/共103頁第六十五頁，共103頁。 高頻電流輸送線高頻電流輸送線趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)電磁阻尼擺電磁阻尼擺機(jī)械效應(yīng)機(jī)械效應(yīng)高頻感應(yīng)電爐高頻感應(yīng)電爐熱效應(yīng)熱效應(yīng)渦電流的應(yīng)用渦電流

28、的應(yīng)用. 2（1 1）熱效應(yīng)）熱效應(yīng) a. a.高頻感應(yīng)電爐高頻感應(yīng)電爐(dinl)(dinl) 柱形鐵芯，外繞線圈，接交流柱形鐵芯，外繞線圈，接交流 電源。電流通過時，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)電源。電流通過時，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn) 生渦流，有焦耳熱釋放，在中心生渦流，有焦耳熱釋放，在中心 （掏空）放入需熔煉金屬。（掏空）放入需熔煉金屬。渦電流渦電流B第65頁/共103頁第六十六頁，共103頁。b.b.渦流渦流(wli)(wli)熱效應(yīng)的危害熱效應(yīng)的危害電磁阻尼擺電磁阻尼擺作用：使擺很快穩(wěn)定在某作用：使擺很快穩(wěn)定在某一位置而不來回一位置而不來回(lihu)(lihu)擺動擺動原理：楞次定律原理：楞次定律第66頁/共103

29、頁第六十七頁，共103頁。受力分析受力分析 abcdad bcx）（擺動方向擺動方向磁場磁場iB 針針：產(chǎn)產(chǎn)生生感感應(yīng)應(yīng)電電流流，逆逆時時針針：產(chǎn)產(chǎn)生生感感應(yīng)應(yīng)電電流流，順順時時圈圈，由由楞楞次次定定律律判判斷斷在在擺擺上上取取兩兩個個小小矩矩形形線線adcbaabcda 第67頁/共103頁第六十八頁，共103頁。相相反反與與運(yùn)運(yùn)動動方方向向（）（合合力力)2)()()0(0iiBIFiBIfiBIfffffBffcbadabcdbadcadbc 0IBfId07.5.7.5.趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)(q f xio yn)(q f xio yn)趨膚效應(yīng)交變趨膚效應(yīng)交變(jio bin)電電流集中

30、分布流集中分布在導(dǎo)體表面的現(xiàn)象在導(dǎo)體表面的現(xiàn)象第68頁/共103頁第六十九頁，共103頁。淺析：淺析： iiiiii放大放大 相同相同與與表面處表面處相反相反與與中心處中心處產(chǎn)生產(chǎn)生當(dāng)當(dāng)通過導(dǎo)體時，產(chǎn)生通過導(dǎo)體時，產(chǎn)生感感感感旋旋iiiiEdtdiBi0線線高頻輸送線可是中空導(dǎo)高頻輸送線可是中空導(dǎo)電流集中在導(dǎo)體表面電流集中在導(dǎo)體表面,第69頁/共103頁第七十頁，共103頁。. .暫態(tài)過程暫態(tài)過程. . .電路電路(dinl)(dinl)的暫態(tài)過程的暫態(tài)過程. . .電路電路(dinl)(dinl)的暫態(tài)過程的暫態(tài)過程. . .電路電路(dinl)(dinl)的暫態(tài)過程的暫態(tài)過程第70頁/共1

31、03頁第七十一頁，共103頁。7.6 7.6 暫態(tài)過程暫態(tài)過程暫態(tài)過程：電路從一穩(wěn)定狀態(tài)到另一穩(wěn)定暫態(tài)過程：電路從一穩(wěn)定狀態(tài)到另一穩(wěn)定狀態(tài)的變化狀態(tài)的變化(binhu)(binhu)過程。過程。研究方法：似恒電路研究方法：似恒電路 串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)(chunlin)電路的暫態(tài)過程電路的暫態(tài)過程第71頁/共103頁第七十二頁，共103頁。1lnCtLRRidtLRRidiiRdtdiLiRe 自自 tLRtLRtLReIeRiRciteCRi11, 0, 022 1.RL1.RL串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)(chunlin)電路與直流電電路與直流電源接通源接通第72頁/共103頁第七十三

32、頁，共103頁。 快快小，過程小，過程決定暫態(tài)過程的快慢決定暫態(tài)過程的快慢）時間常數(shù)）時間常數(shù)（暫態(tài)結(jié)束暫態(tài)結(jié)束）（ IeIitIeIitRLIitit994. 01,563. 01,:2,0, 0151第73頁/共103頁第七十四頁，共103頁。tLRRtLRLReUedtdiLUiRU 13）（電路短接電路短接已通電已通電RL. 2etLRRiiRdtdiL 0第74頁/共103頁第七十五頁，共103頁。0,537. 0,)2(, 01:00 iteuuIiteiRuIittRLtRLRLR ）（說說明明第75頁/共103頁第七十六頁，共103頁。串聯(lián)串聯(lián)(chunlin)(chunlin

33、)電路的暫態(tài)過程電路的暫態(tài)過程第76頁/共103頁第七十七頁，共103頁。RcdtdqqccqRdtdqcqiRuucR 充電充電. 1cCqteCqcRctqcdtRcqcdqRct 11001)ln(第77頁/共103頁第七十八頁，共103頁。)(,)()( tRctRctRcteqqRccqeqeceCcq 1110001電電充充第78頁/共103頁第七十九頁，共103頁。eettqcqqcdtdqRRc 110012 放放電電.電電放放第79頁/共103頁第八十頁，共103頁。電路電路(dinl)(dinl)的暫態(tài)過程的暫態(tài)過程1.RLC1.RLC暫態(tài)過程的方程式暫態(tài)過程的方程式LcL

34、RcqdtdqidtdiLucquiRuLCR1200 ,第80頁/共103頁第八十一頁，共103頁。 00 dtdiLcqiRuuuLCR )()(2012010202022022qqdtdqdtqdLCqqLCdtdqLRdtqd 第81頁/共103頁第八十二頁，共103頁。）（代代入入方方程程，得得特特征征方方程程方方程程的的特特解解）將將此此二二階階常常系系數(shù)數(shù)微微分分滿滿足足方方程程（時時，電電容容放放電電，接接于于，當(dāng)當(dāng)設(shè)設(shè)電電容容已已預(yù)預(yù)先先充充至至）接接于于（電電路路短短接接時時的的暫暫態(tài)態(tài)過過程程、情情況況下下面面分分兩兩種種情情況況討討論論：302:222KRLC1202

35、teqK第82頁/共103頁第八十三頁，共103頁。.,)sin(cos)(此時為阻尼振蕩此時為阻尼振蕩時時其兩個根分別為：其兩個根分別為：22002022022202101 tteqqt第83頁/共103頁第八十四頁，共103頁。 此時為過阻尼此時為過阻尼時時 2020202210 ttteeeqq)()()2(第84頁/共103頁第八十五頁，共103頁。此此時時為為臨臨界界阻阻尼尼情情況況時時 tetqq )()3(10202第85頁/共103頁第八十六頁，共103頁。況況尼尼、過過阻阻尼尼振振蕩蕩三三種種情情這這里里也也有有阻阻尼尼、臨臨界界阻阻得得解解：），初初始始條條件件為為滿滿足足

36、方方程程（）接接于于態(tài)態(tài)過過程程（電電路路與與電電源源接接通通時時的的暫暫情情況況qqqdtqdqqtt 00000,11KRLC2第86頁/共103頁第八十七頁，共103頁。2.RLC2.RLC電路放電電路放電(fng din)(fng din)(定性討論定性討論) )0 LCRuuu過過阻阻尼尼大大阻阻尼尼小小等等幅幅振振蕩蕩若若放放電電：電電能能磁磁能能：放放電電RRRLCLC0第87頁/共103頁第八十八頁，共103頁。第88頁/共103頁第八十九頁，共103頁。.磁能磁能(cnng)自感自感(z n)磁能磁能互感互感(hgn)磁能磁能磁場能量磁場能量第89頁/共103頁第九十頁，共103頁。RL K自感自感(z n)(z n)磁能磁能自感自感(z n)電動勢電動勢RiieieIiLL20: 做做功功要要克克服服dtdiLeRdtiidteidtdALL 2 第90頁/共103頁第九十一頁，共103頁。2212212021:cuWLIWLILidiALidiidtdtdiLdAcILL 自自自自感感磁磁能能第91頁/共103頁第九十二頁，共103頁?；ジ谢ジ?hgn)(hgn)磁能磁能22110:0:IiIi21122112