文档介绍：感生电动势感应电场
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:
o
R
由于磁场均匀增加,圆形磁场区域内、外线为一系列同心圆;
环路上各点的大小相等,方向与路径方向相同,且磁场均匀增加,
设涡旋电场的绕向也为逆时针方向。
6
2. 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)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

三、涡电流
10