电磁感应磁场的能量要点.ppt

第二篇,电磁学,第8章 电磁感应,一、LR电路中的能量转换,电路在建立稳定电流的过程中 电源克服自感电动势 L做功,,储存在 L中,能 量,第4节 磁场的能量,,,Energy of Magnetic fields,.,K接通1端后，暂态方程为,,电流稳定后，去掉电源，电流i 从I→0， eL做功，释放存圈内的能量，把能量传 给电阻，以热能形式散发：,可见：,.,二、磁能与磁能密度,以长直螺线管为例：,已知，长直螺线管的n、l、S、I由上可知，通有电流 I 的自感线圈中储能：,类比电能存在电场中, 磁能也储存在磁场中； 那么,Wm→磁场（B、H）,如何联系？,在例1.中我们已求得长直螺线管的自感：,则其中存储的磁能为：,而,其中 V=lS,以上结论对任意形式的磁场都成立！,一般地，非均匀场：,又长直螺线管管内为均匀磁场!,——磁场强度,通有电流 I ,体积为V的长直螺线管储存的 磁能为：, 单位体积储存的磁场能量为：,——磁能密度,其中,解：设电缆通有电流 I，,则两圆柱面间的磁场为：,例3. 一很长的同轴电缆,由半径为a、b的薄圆筒构 成,其间充满介质µ,电流由内筒流出外筒流回。

计算：长度为h 的电缆内磁场的能量Wm和L？,a,b,由Wm → L,若已知L→,反之, 已知Wm → L,答：可以产生感应电流问题：若用处于超导态的超导体制作回路，当穿过回路的磁通量发生变化时，能否产生感应电流？若能够产生，如何计算感应电流的大小？,对于一般的金属或电解液，欧姆定律在相当大的电压范围内是成立的，但对于许多导体（比如电离了的气体）或半导体,包括处于超导态的超导体，欧姆定律并不成立,,超导电流满足伦敦方程：,其中,—伦敦穿透深度,昂尼斯持久电流实验：,科学家将一个铅制的圆环，放入温度低于Tc=7.2K的空间，利用电磁感应使环内激发起感应电流结果发现，环内电流能持续下去，从1954年3月16日始，到1956年9月5日止，在两年半的时间内的电流一直没有衰减，这说明圆环内的电能没有损失，当温度升到高于Tc时，圆环由超导状态变正常态，材料的电阻骤然增大，感应电流立刻消失。