高中物理竞赛—电磁学篇（基础版）41磁场的能量 电磁场基本方程(共18张PPT)

2020物理竞赛 电磁感应——磁场的能量 电磁场基本方程 复 习 感生电动势 互感 自感 F=LI 13-5 磁场的能量 引入： 电容器充电，储存电场能量 电流激发磁场，也要供给能量，所以磁场具有能量。 当线圈中通有电流时，在其周围建立了磁场，所储存的磁能等于建立磁场过程中，电源反抗自感电动势所做的功。 电场能量密度 E +dq + _ 一、线圈贮存的能量——自感磁能: 对于如图所示的电路 电源供给 的能量 磁场 的能量 焦耳热 自感线圈贮存的磁场 二、磁场的能量 以长直螺线管为例：当流有电流I时 长直螺线管的磁场能量: 定义磁场的能量密度: 磁场所储存的总能量: 磁场所储存的总能量: 对于一般情况： 积分遍及磁场存在的全空间。 例题．同轴电缆的磁能与自感（P228） 同轴电缆中金属芯线的半径为R1，金属圆筒半径为R2，中间充满磁导中为m的磁介质，若芯线与圆筒分别与电池两极相连，芯线与圆筒上的电流大小相等，方向相反，如略去金属芯线内的磁场，求此同轴芯线与圆筒之间单位长度上的磁能与自感系数。 解：由题意知 三、互感磁能 线圈1的电源维持 I1， 反抗互感电动势的功， 转化为磁场的能量 先使线圈1电流从0到 I1 ，电源1 做功，储存为线圈1的自感磁能 合上开关k2电流 i2 增大时, 在回路1中的互感电动势： 线圈2的电流从0到 I2 ,电源2做功 储存为线圈2的自感磁能 经过上述步骤电流分别为I1 和 I2的状态， 储存在磁场中的总磁能： 称MI1 I2 为互感磁能 M为互感系数 这两种通电方式的最后状态相同，所以 同理，先合开关 k2使线圈 2充电至 I2 ，然后再合 开关k1保持 I2 不变，给线圈 1 充电，得到储存在 磁场中的总能量为： 麦克斯韦（James Clerk Maxwell 1831——1879) 19世纪伟大的英 国物理学家、数 学家。经典电磁 理论的奠基人， 气体动理论的创 始人之一。 他提出了有旋电场和位移电流概念，建立了经典电磁理论，并预言了以光速传播的电磁波的存在。他的《电磁学通论》与牛顿时代的《自然哲学的数学原理》并驾齐驱，它是人类探索电磁规律的一个里程碑。 在气体动理论方面，他还提出气体分子按速率分布的统计规律。 13-6 位移电流、电磁场基本方程的积分形式 一、位移电流 全电流安培环路定理 1、问题的提