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本课件讲解电磁感应与电磁场理论：由电磁感应现象给出法拉第定律与楞次定律，分别讨论动生电动势与磁场变化时的感生电场，进而给出互感、自感与磁场能量；最后由位移电流引入全电流，归纳麦克斯韦方程组并说明电磁波的预言。
第十章电磁感应§1法拉第电磁感应规律§2动生电动势§3感生电动势和感生电场§4互感§5自感§6磁场的能量
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§1法拉第电磁感应规律一.电磁感应的基本现象变变
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BS变Bθ变wn0θ
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规律：线圈中的B、面积S、两者的夹角θ变化都会使线圈中产生电流电磁感应现象：当通过一个闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，不管这种变化是由于什么原因产生的，回路中就会有电流出现。
感应电动势：由于回路的磁通量发生变化而引起的电动势。
二.法拉第电磁感应定律感应电动势的大小为： 对于由匝组成的线圈（串联回路）则有——磁链（磁通链数）每匝中穿过的磁通分别为： 负号表示电动势的方向，由楞次定律决定。
三.楞次定律“闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量的变化” 当磁通量增加时，感应电流的场与原磁场相反当磁通量减少时，感应电流的场与原磁场相同 电动势方向的判定： 磁通量的变化感应电流的磁场方向感应电流的方向电动势的方向 楞次定律的本质就是能量守恒 楞次定律的另一种表述：“感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因”“原因”即磁通变化的原因，“效果”即感应电流的场
Bvldx§2动生电动势由知：或变，都会出现电动势将感应电动势分为两种： 动生电动势：磁场不变，导体运动或线圈形变 感生电动势：磁场变化，导体不动一.动生电动势分析：罗仑兹力提供了电源内部的非静电力电子受力电动势只存在于运动导体中
电源所需非静电性电场：得电动势为：动生电动势： 非闭合导体中也存在电动势电动势是感应电流的本质导体的电势差与罗仑兹力相等时有： 感应电流的方向即为电动势的方向（由低电压指向高电压）
Bω例.一根长为的铜棒，在均匀磁场中转动，求铜棒两端的电动势大小及方向解：O点电势高或由法拉第定律直接求解：Boθba由运动导体和不运动导体组成回路
二.交流发电机原理设：线圈由匝组成，线圈与磁场之间某时刻的夹角为θ令：50Hz，交流电
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§3感生电动势和感生电场导体回路中的磁场发生变化时，在回路中产生的感应电动势称为感生电动势.一.感生电动势动生电动势：非静电力 罗仑兹力感生电动势：非静电力。
实验发现：感生电动势的大小、方向与导体的种类、性质及有无导体都无关，仅由变化的磁场本身引起。
Maxwell：变化的磁场在其周围空间要激发一种电场。
称为：感生电场或涡旋电场。
二.感生电场 静电场：感生电场是无源的、有旋的——涡旋电场 涡旋电场永远伴随磁感强度的变化而产生。
S面是曲线所包围的面，L的绕行方向与面的法线方向成右手螺旋关系。
感生电动势存在于整个导体回路中。
涡旋电场的电力线是闭合的，与磁力线相似。
外部：E感感oRB
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E感分布曲线感rooRB
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三.电子感应加速器电子感应加速器是应用感生电场加速电子的装置电子在有旋电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下，沿圆形轨道运动。
只有在第一个四分之一周期内，电子才受到感生电场的加速，并且洛仑兹力的方向指向圆心。
50Hz，四分之一周期（约的时间）内，电子回旋数十万圈的持续加速，从而获得足够高的能量，并被引出加速器至靶室。
核物理的研究、工业探伤、医疗癌症。
四.涡电流（付科电流）大块金属放在交变磁场中或在磁场中运动，金属内部会出现感应电流，称为涡电流（涡流）。
金属电阻小，电流会很大，金属发热——涡流热效应应用：高频感应加热、高频冶炼抽真空抽真空接高频发生器显像管。
危害：铁心发热——危及线圈绝缘、减少寿命，能量损耗解决办法——多层硅钢片，梳状结构，打孔等。
涡流磁效应——电磁阻尼。
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§4互感实际线路中的感生电动势问题当线圈1中的电流变化时,线圈2中产生感应电动势的现象称为互感现象。
电动势叫互感电动势。
互感电动势与线圈电流变化快慢有关。
与两个线圈结构以及它们之间的相对位置有关。
线圈1所激发的磁场通过线圈2的磁通链数 线圈2中的互感电动势为。
线圈2所激发的磁场通过线圈1的磁通链数 线圈1中的互感电动势为： 从能量观点可以证明对两个给定的线圈有：叫做这两个线圈的互感系数单位：亨利（H）
对两个互感线圈： 互感的应用：变压器，隔离变压器，信号的隔离、耦合
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例.无限长直导线与矩形线圈共面，线圈中通以电流，求直导线中的感应电动势。
分析：应先计算假设在直导线中通以电流可计算出通过线圈的磁通量φ21由得到M12。
§5自感由于自己线路中的电流的变化，而在自己的线路中产生感应电流的现象——自感现象。
产生的电动势叫自感电动势L——自感系数，简称自感或（线圈的）电感。
物理意义： 自感电动势： 自感是维持原电路状态的能力大小的量度，它表征回路电磁惯性的大小。
自感电路中电流的滋长和衰减现象RLK1K21.电流的滋长定义为电路的时间常数初始条件：当K1闭合后，L中的自感电动势将阻止电流的增长。
i从0 稳态值I0的过程称为电路的暂态过程。
例.求长直螺线管的自感系数解：例.无限长同轴电缆的内外半径分别为R1、R2。
求:单位长度电缆的自感系数rII。
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磁介质对磁场的影响外加磁场等效⊙等效磁介质加强了介质内部的磁场。
—介质的相对磁导率顺磁质：抗磁质：铁磁质：有介质时：：介质的磁导率。
§6磁场的能量闭合时有：由：——电源的功——电阻消耗的功——消耗在电感上的功自感线圈储存的磁场能：电容的电场能：比较一.线圈的磁能
二.磁场的能量对长直螺线管：螺线管的磁能为：单位体积内的磁能为：比较磁场能量密度电场能量密度推广为一般磁场能量密度：
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第11章麦克斯韦方程组电磁学的对称性与完整性： 电场静电场感生电场静止电荷起因 磁场稳恒磁场恒定电流感生磁场。
起因从电流的连续性入手得到了突破。
一、位移电流 IL 稳恒电流，安培环路定理成立 L所包围的电流I，可以理解为穿过以为边界的任意曲面的电流。
S2S1S2I KLS1 电容冲放电过程的安培环路定理：S1面：S2面：安培环路定理仅适于稳恒电路。
电容冲放电过程的特点：＋＋＋＋－－－－q－qI由得：——传导电流等于电容器极板间电位移通量的变化率。
如果把极板间电场的变化看作相当于某种电流在流动，则整个电路的电流仍可视为连续的。
麦克斯韦的位移电流概念：变化的电场相当于某种电流——位移电流电流强度：电流密度。
电流的连续性问题得到解决二、全电流＋＋＋＋－－－－q－qI一般情况下，传导电流、运流电流、位移电流可能同时通过某一截面。
麦克斯韦全电流概念：通过某截面的电流应是三种电流的代数和——全电流全电流总是连续的一般讲，导体中以传导电流为主，介质中以位移电流为主。
三、位移电流的磁场位移电流的引入，更重要的意义是提出了位移电流也在周围空间激发磁场。
变化的电场在其周围空间激发磁场。
传导电流与位移电流的比较:相同点:都在空间激发磁场不同点:传导电流 运动的电荷位移电流 变化的电场。
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3.电场环路定理：4.磁场环路定理：
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麦克斯韦方程组积分形式微分形式解决有限空间电磁场问题解决电磁场空间分布问题预言了电磁波的存在
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四、电磁波的产生与传播＋－＋－
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如图，平板电容器（忽略边缘效应）充电时，沿环路L1、L2磁场强度的环流中，必有：L1L2[C]
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