第8章 电磁感应 电磁场理论
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经典电磁场理论经典电磁场理论是物理学中的一个重要分支,它研究的是电磁场的产生、传播和作用的规律。
它的研究成果不仅为电磁科学的发展做出了重要贡献,而且在物理学的其他分支也有着重要的作用,例如量子力学和相对论。
下面将简要介绍经典电磁场理论的几个重要概念:一、电磁感应定律:电磁感应定律是经典电磁场理论中最基础的定律,它指出,在一个电磁场中,电流通过一个线圈时,会产生磁感应,线圈中电流的变化会引起磁感应的变化,磁感应与电流之间的关系可以用定律来表示。
二、电磁场的本源:电磁场的本源是电荷,即电荷的运动会产生电磁场。
因此,电磁场的产生可以归结为电荷的运动。
三、电磁场的传播:电磁场的传播是指电磁场从一个物体传播到另一个物体的过程。
电磁场的传播是由电磁波实现的,电磁波是电磁场传播的媒介,其速度为光速。
四、电磁力:电磁力是指电磁场中两个电荷之间的作用力,电磁力的大小取决于两个电荷之间的距离,其可以用电磁力定律来表示。
五、电磁变换:电磁变换是指电磁场中电荷的变化,它是实现电磁场传播的基础,也是电磁感应的过程。
六、电磁吸引:电磁吸引是指电磁场中电荷之间的吸引作用,其强度取决于电荷之间的距离,可以用电磁力定律来表示。
七、电磁屏蔽:电磁屏蔽是指电磁场传播时由于某种原因而受到阻碍的过程,它是实现电磁场阻挡和隔离的重要方法。
八、电磁护盾:电磁护盾是指利用电磁屏蔽原理,在特定的空间内形成一个电磁屏蔽场,从而产生护盾效果的过程。
九、电磁共振:电磁共振是指电磁场中电荷的振动频率,当电荷受到外界的电磁场的共振时,它会发生振动,从而产生电磁共振。
十、电磁涡旋:电磁涡旋是指在电磁场中,电荷受到外界电磁场的影响,产生涡旋运动的过程,涡旋运动可以把电磁场转化成动能。
电磁场理论基础磁现象和电现象本质上是紧密联系在一起的,自然界一切电磁现象都起源于物质具有电荷属性,电现象起源于电荷,磁现象起源于电荷的运动。
变化的磁场能够激发电场,变化的电场也能够激发磁场。
所以,要学习电磁流体力学必须熟悉电磁场理论。
1. 电场基本理论(1) 电荷守恒定律在任何物理过程中,各个物体的电荷可以改变,但参于这一物理过程的所有物体电荷的代数总和是守恒的,也就是说:电荷既不能创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分。
例如中性物体互相摩擦而带电时,两物体带电量的代数和仍然是零。
这就是电荷守恒定律。
电荷守恒定律表明:孤立系统中由于某个原因产生(或湮 没)某种符号的电荷,那么必有等量异号的电荷伴随产生(或湮没),孤立系统总电荷量增加(或减小),必有等量电荷进入(或离开)该系统。
(2) 库仑定律1221202112ˆ4r δπε+=r q q f (N) 库伦经过实验发现,真空中两个静止点电荷(q 1, q 2)之间的作用力与他们所带电荷的电量成正比,与他们之间的距离r 平方成反比,作用的方向沿他们之间的连线,同性电荷为斥力,异性电荷为引力。
ε0为真空介电常数,一般取其近似值ε0=8.85⨯10-12C •N -1•m -2。
ε0的值随试验检测手段的进步不断精确,目前精确到小数点后9位(估计值为11位)。
库仑反比定律也由越来越精确的实验得到验证。
目前δ<10-16。
库仑反比定律的适用范围(10-15m(原子核大小的数量级)~103m)。
Charles Augustin de Coulomb 1736-1806 France(3) 电场强度 00)()(qr F r E =(V ·m -1)真空中电荷与电荷之间相互以电场相互发生作用。
若试探电荷q 0在电场r 处受电场力为F 0(r ), 则电 场强度为E (r )。
(4) 静电场的高斯定理 ∑⎰⎰=⋅)(01S in Sq d εS E由于静电场的电力线起始于正电荷,终止于负电荷, 不会相交也不会形成封闭曲线,这就决定通过静电场内 某一封闭曲面S 的电通量为此封闭曲面所包围的电荷的01ε倍。
电磁感应定律电磁感应科学原理电磁感应的本质可以追塑到麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场在周围空间产生电场,当导体处在此电场中时,导体中的自由电子在电场力作用下作定向移动而产生电流即感应电流;如果不是闭合回路,则导体中自由电子的定向移动使断开处两端积累正、负电荷而产生电势差----感应电动势。
电磁感应的概念电磁感应(Electromagnetic induction) 现象是指放在变化磁通量中的导体,会产生电动势。
此电动势称为感应电动势或感生电动势,若将此导体闭合成一回路,则该电动势会驱使电子流动,形成感应电流(感生电流) 迈克尔·法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人,虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。
电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。
电磁感应现象的发现,是电磁学领域中最伟大的成就之一。
它不仅揭示了电与磁之间的内在联系,而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础,为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路,在实用上有重大意义。
电磁感应现象的发现,标志着一场重大的工业和技术革命的到来。
事实证明,电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。
若闭合电路为一个n匝的线圈,则又可表示为:式中n为线圈匝数,ΔΦ为磁通量变化量,单位Wb(韦伯) ,Δt为发生变化所用时间,单位为s.ε 为产生的感应电动势,单位为V( 伏特,简称伏)。
电磁感应俗称磁生电,多应用于发电机。
电磁感应的知识一是电磁感应现象的规律。
电磁感应研究的是其电磁感应他形式能转化为电能的特点电磁感应和规律,其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。
楞次定律表述为:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
即要想获得感应电流( 电能)必须克服感应电流产生的安培力做功,需外界做功,将其他形式的能转化为电能。
法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的,磁通量的变化率越大,感应电动势越大,外界做功的能力也越大。
八年级物理8章知识点总结第一节:功率与电功功率指单位时间内消耗或产生的能量,通常用符号P表示,单位是瓦特。
功率的计算公式为P=W/t,其中W表示产生/消耗的能量,t表示时间。
电功是指电源向电路提供或者从电路中吸收的能量。
电功的计算公式为W=VIt,其中V表示电压,I表示电流,t表示时间。
第二节:电影效应电影效应是指物体由于其自身的运动而在某些情况下会出现形变的现象。
这种形变是由于运动产生的多普勒效应而导致的。
多普勒效应指物体由于其自身运动而产生的频率变化。
它在各种现象中都有应用,比如测量距离、探测气体性质等。
第三节:电动势和内阻电动势是指某些电源在通过电路时能够产生电流的能力。
电动势通常用符号E表示,单位是伏特。
电动势的大小与电源本身的特性有关。
内阻是指电源本身内部的电阻。
内阻越大,电动势就越难以充分发挥,从而电路的电流就越小。
第四节:磁感应强度和电磁感应磁感应强度是指一个磁场的强度。
它通常用符号B表示,单位是特斯拉。
磁感应强度的大小与磁场的能力有关。
电磁感应是指在磁场变化的情况下产生感应电动势的现象。
在电磁感应中,所产生的电动势的大小和磁场变化的速度和响应的线圈的面积有关。
第五节:法拉第电磁感应定律和自感法拉第电磁感应定律是指一个电路中感应电动势的大小与电路中磁通量的变化速率成正比。
这个定律是磁电学的一个基本定律。
自感是指线圈本身产生的电磁感应现象。
它通常与线圈中的电流有关。
自感的大小可以通过线圈的几何形状、导线的长度和直径以及磁性材料的种类等来加以调节。
第六节:电磁场电磁场是指由电荷和电流所引起的空间中的物理场。
它是由电磁力和电磁感应共同组成。
电磁场对于研究电磁现象和电磁学理论有着至关重要的作用。
结语八年级物理第8章的知识点主要与电磁学方面有关。
这些知识点都是物理学的基础知识,对于物理学的后续学习和科学研究都有着非常重要的意义。
希望同学们掌握好这些知识点,并在实践中加以应用和实践。
电磁场原理及应用实例讲解电磁场原理是电磁学的基础,它描述了电荷和电流之间相互作用的规律。
电磁场理论是由麦克斯韦方程组提出的,它们包括四个部分:高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和麦克斯韦-安培定律。
这些方程描述了电场和磁场的生成和相互关系。
首先,我们来看电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律,当磁场通过一个导线回路时,会在回路中产生感应电动势。
这个电动势的大小与磁场的变化率成正比。
这个原理在变压器中得到了实际应用,变压器是一种利用电磁感应原理来转换电压的装置。
变压器由一个线圈和一个铁芯组成。
当一个交流电流通过一个线圈时,会在铁芯中产生一个变化的磁场,从而在其他线圈中诱发出电动势,大小与原线圈的匝数比例成正比,从而实现电压的变换。
其次,让我们看看电磁波的运动。
根据麦克斯韦方程组,变化的电场会产生变化的磁场,变化的磁场又会产生变化的电场,这样不断的交替变化就形成了电磁波。
电磁波是由电场和磁场以垂直于传播方向的正交波动形式传播的。
根据麦克斯韦方程组的解,电磁波的传播速度恒定,并且等于真空中的光速。
这个原理在通信技术中得到了广泛的应用,如无线电、电视和移动通信等。
这些通信技术都是基于电磁波的传播和接收。
另外,我们还可以看到电磁场的应用在医学中的重要性。
例如,核磁共振成像(MRI)就是基于电磁原理的医学影像技术之一。
MRI利用强磁场和无线电信号来生成人体组织的影像。
当人体置于强磁场中时,激发氢原子核的自旋,然后通过放射无线电信号来记录这些自旋的位置和强度信息,从而生成图像。
这种技术可以非常清晰地显示人体组织的内部结构,对于诊断疾病起到了重要的作用。
此外,电磁感应原理还广泛应用于能源领域,如发电机和电动机等。
发电机是利用导线在磁场中感应电动势来将机械能转化为电能的装置。
当导线在磁场中运动时,它会在导线两端产生电动势,从而产生电流。
电动机则是将电能转化为机械能的装置。
当电流通过导线时,它会产生一个磁场,这个磁场会与外部磁场相互作用从而产生一个力,推动导线运动。
《大学物理》(下)复习提纲第6章 恒定电流的磁场(1) 掌握磁场,磁感应强度,磁力线,磁通量等概念,磁场中的高斯定理,毕奥一沙伐一拉普拉斯定律。
(2) 掌握安培环路定律,应用安培环路定律计算磁场.(3)掌握安培定律,会用安培定律计算磁场力。
会判断磁力矩的方向。
会判断霍尔效应电势的方向。
1. 边长为2a 的等边三角形线圈,通有电流I ,则线圈中 心处的磁感强度的大小为________________.2. 边长为l 的正方形线圈,分别用图示两种方式通以电流I (其中ab 、cd 与正方形共面),在这两种情况下,线圈在其中心产生的磁感强度的大小分别为3.一无限长载流直导线,通有电流I ,弯成如图形状.设各线段皆在纸面内,一无限长载流直导线,通有电流I ,弯成如图形状.设各线段皆在纸面内,则P 点磁感强度B的大小为________________.则P 点磁感强度B的大小为4. 一无限长载有电流I 的直导线在一处折成直角,P 点位于导线所在平面内,距一条折线的延长线和另一条导线的距离都为a ,如图.求P点的磁感强度B.5.无限长直导线在P 处弯成半径为R 的圆,当通以电流I 时,则在圆心O 点的磁感强度大小等于(A )R I πμ20 (B )240RIμ6.如图所示,用均匀细金属丝构成一半径为R 的圆环C ,电流I 由导线1流入圆环A 点,并由圆环B 点流入导线2.设导线1和导线2与圆环共面,则环心O 处的磁感强度大小 为________________________,方向___________________.7. 真空中电流分布如图,两个半圆共面,且具有公共圆心,试求O 点处的磁感强度.8.均匀磁场的磁感强度B 与半径为 r 的圆形平面的法线n的夹角为α ,今以圆周为边界,作一个半球面S ,S 与圆形平面组成 封闭面如图.则通过S 面的磁通量Φ =________________.9.如图,两根直导线ab 和cd 沿半径方向被接到一个截面处处相等的铁环上,稳恒电流I从a 端流入而从d 端流出,则磁感强度B沿图中闭合路径L 的积分⎰⋅Ll d B 等于10.如图,流出纸面的电流为2I,流进纸面的电流为I,则下述各式中哪一个是正确的?11.如图,在一圆形电流I所在的平面内,选取一个同心圆形闭合回路L,则由安培环路定理可知(A) 0d=⎰⋅LlB,且环路上任意一点B = 0.(B) 0d=⎰⋅LlB,且环路上任意一点B≠0.(C) 0d≠⎰⋅LlB,且环路上任意一点B≠0.(D) 0d≠⎰⋅LlB,且环路上任意一点B =常量.[]12. 有一同轴电缆,其尺寸如图所示,它的内外两导体中的电流均为I,且在横截面上均匀分布,但二者电流的流向正相反,则(1) 在r < R1处磁感强度大小为________________.(2) R1< r< R2处磁感强度大小为________________.(2) 在r > R3处磁感强度大小为________________.13. 两根长直导线通有电流I,图示有三种环路;在每种情况下,⎰⋅L l dB等于:_______________________(对环路a)._______________________(对环路b)._______________________(对环路c).14. 在图(a)和(b)中各有一半径相同的圆形回路L 1、L 2,圆周内有电流I 1、I 2,其分布相同,且均在真空中,但在(b)图中L 2回路外有电流I 3,P 1、P 2为两圆形回路上的对应点,则:(A) =⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B, 21P P B B =(B) ≠⎰⋅1d L l B⎰⋅2d L l B, 21P P B B =.(C) =⎰⋅1d Ll B⎰⋅2d L l B, 21P P B B ≠.(D)≠⎰⋅1d L l B ⎰⋅2d L l B , 21P P B B ≠. [ ]15.把轻的导线圈用线挂在磁铁N 极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且与线圈在同一平面内,如图所示.当线圈内通以如图所示方向的电流时,线圈将(A) 不动. (B) 发生转动,同时靠近磁铁. (C) 发生转动,同时离开磁铁. (D) 不发生转动,只靠近磁铁.(E) 不发生转动,只离开磁铁. [ ]16. 如图,一根载流导线被弯成半径为R 的1/4圆弧,放在磁感强度为B 的均匀磁场中,则载流导线ab (电流I 顺时针方向流动)所受磁场的作用力的大小为____________,方向_________________.17.如图,均匀磁场中放一均匀带正电荷的圆环,其线电荷密度为λ,圆环可绕通过环心O 与环面垂直的转轴旋转.当圆环以角速度ω转动时,圆环受到的磁力矩为 ___ _________, 其方向__________________________.L 1 2I 3(a)(b)⊙18.有两个半径相同的环形载流导线A 、B ,它们可以自由转动和移动,把它们放在相互垂直的位置上,如图所示,将发生以下哪一种运动?(A) A 、B 均发生转动和平动,最后两线圈电流同方向并紧靠在一起. (B) A 不动,B 在磁力作用下发生转动和平动. (C) A 、B 都在运动,但运动的趋势不能确定.(D) A 和B 都在转动,但不平动,最后两线圈磁矩同方向平行.19.如图,在一固定的无限长载流直导线的旁边放置一个可以自由移动和转动的圆形的刚性线圈,线圈中通有电流,若线圈与直导线在同一平面,见图(a),则圆线圈的运动将是 ______________________ _________; 若线圈平面与直导线垂直,见图(b),则圆线圈将 __________________________________________________。