交变磁场解读
交变电磁场4解读
麦克斯韦电磁理论简介
产生感生电场 变化电场 产生磁场
变化磁场
安培环路定理在非稳定条件下的困难 对稳恒电流 对S1面 对S2面
L
H dl I H dl I H dl 0
S1 L
I
S2
R
L
？
I
L
S1 L
R
S2
为了在形式上保持定理成 立，麦克斯韦扩充了电流的概 念，引入位移电流。
L
H dl
L
( H1 H 2 ) dl Ii
S
D H d l ( j ) dS L S t
传导电流和变化电场 可以激发涡旋磁场
四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式。 麦克斯韦方程组能完全描述电磁场的动力学过程。
静电场 7
麦克斯韦的贡献：
1. 完善了宏观的电磁场理论：
静电场 4
例 设平行板电容器极板为圆板，半径为R ，两极板间距为d, 用缓变电流 IC 对电容器充电 求 P1 ,P2 点处的磁感应强度 解: 任一时刻极板间的电场 D E
P 1
ID
P2
R
IC
0
0
极板间任一点的位移电流 IC D jD 2 t πR t 由全电流安培环路定理
(全电流安培环路定理) 若传导电流为零:
L
H dl
D （变化电场产磁场的规律相同 （右旋的涡旋磁场） I dΦD dt 不同点： (1) 产生机理不同 (2) 存在条件不同 B 位移电流可以存在于真空中、导体中、介质中。 (3)位移电流没有热效应，传导电流产生焦耳热
第6章 交变电磁场-1分析
第6章 交变电磁场
电磁感应定律与麦克斯韦第二方程
E • dl
C
t
B • dS
S
磁通变 化由变 化的磁 场或回
电场强度沿任一闭合路径的线积分等于该路径所交链的
路运动 引起
磁通量时间变化率的负值.
“线圈回路”实际上可是“抽象”的，即可以是介质或真
空中的闭合路径，不一定是导体回路。由此，该定律就可
电磁场与电磁波
第6章 交变电磁场
交变磁场只是交变电场的旋度源，它的引入并不影响交变的
静电荷作为散度源产生交变的电场。因此静态电磁场中电场
的散度方程在交变电磁场中可以保留，即如下所示的麦克斯
韦第三方程。
D dS q D 麦克斯韦第三方程 s
例：真空无源区域中，已知 Ex axy2z3 sin(t) Ey by3z3 cos(t)
D
t
H
J
D
麦克斯韦第一方程
t
D
l H dl S (J t ) dS
交变电流、交变电场都是交变磁场的旋度源
电磁场与电磁波
第6章 交变电磁场
D t
具个有特电定流的的称量谓纲 ，，位能移够电产流生。（交变J磁传场导，电因流此）给其一
共同点： 位移电流和传导电
流都具有电流的量纲， 都能够产生磁场。
2R
e
0 0 E
R ×P
r
q
随时间变化的电荷和电流产生的电场和磁场有何关系?静态场中 电场和磁场相互独立的特点在交变电磁场中还是否得以保持？静
态电磁场的基本方程与交变场的方程有何联系?
电磁场与电磁波
第6章 交变电磁场
1864年在<<电磁场的动力学理论>>中提出 电磁场的基本方程组(麦克斯韦方程组),并预言 电磁波的存在,电磁波与光波的同一性
交变磁场
5. 研究励磁电流频率的改变对探 测线圈感应电动势的影响。 按实验内容2的要求，把探 测线圈固定在亥姆霍兹线圈中心点，其 法线方向与圆电流轴线Ｄ的夹角为00（注：
亦可选取其他位置或其它方向），并保持 不变。调节磁场测试仪输出电流频率，在 30～150Hz范围内，每次频率改变10Hz， 逐次测量感应电动势的数值并记录。
最大， 当θ=0时，εm 最大，即 时
ε max = NBm Sω
数字式毫伏表测量的示值（有效值）
U max =
ε max
2
ε max Bm = NSω
ε 即： max
= NBm Sω
由上式即可算出
2U 2U max Bm = NSω
本试验探测线圈，选择频率f=50Hz， ( 参数为: N=800 , ω=100π1/s , D=0.012m) 则 Bm = 0.103U max ×10−3 (T )
[实验仪器]
FB511型交变磁场实验仪。它由圆电流线 圈、感应线圈等组成。探测线圈三维可调，它 用机械连杆器连接，可作横向、径向连续调节， 还可作3600旋转。 FB511型交变磁场测试仪由信号产生、信 号放大、电源、信号频率、电流显示电路等组 成。激励信号的频率、输出强度连续可调，可 以研究不同激励频率、不同强度下，感应线圈 上产生不同感应电动势的情况。
感应法测磁场的原理设被测的均匀交变磁场分别由圆电流和亥姆霍兹线圈产生sint通过磁场中一探测线圈的磁通量为其感应电动势为coscoscosmaxmaxmax010310数字式毫伏表测量的示值有效值由上式即可算出本试验探测线圈选择频率f50hz参数为
实验4
用电磁感应法测交变磁场
制作:黄荣慰线圈与亥姆霍兹线圈的磁场 （1） 载流圆形线圈
交变磁场 微波磁场
交变磁场微波磁场交变磁场是指磁场随着时间而变化的现象。
微波磁场是一种特殊的磁场，波长在微米（10^-6米）量级的电磁波。
本文将对交变磁场和微波磁场进行探讨，介绍其特点、产生原理以及应用领域。
一、交变磁场的特点交变磁场与直流磁场不同，其磁场强度和方向会随着时间的变化而变化。
交变磁场具有以下特点：1.1 频率和周期性：交变磁场的变化是周期性的，其频率表示磁场变化的次数，单位为赫兹（Hz），即每秒变化的次数。
1.2 幅值和相位：交变磁场的幅值表示磁场的最大强度，而相位表示磁场变化的起始位置。
1.3 电磁波特性：当交变磁场的频率达到一定范围时，就会形成电磁波。
微波磁场就属于电磁波的一种。
二、微波磁场的产生原理微波磁场是一种波长在微米量级的电磁波，其产生原理主要有以下两种：2.1 电磁辐射：微波磁场可以通过天线或其他辐射源产生，当交变电流通过天线时，会产生相应的交变磁场，形成微波磁场。
2.2 高频电磁振荡器：微波磁场还可以通过高频电磁振荡器产生。
高频电磁振荡器是一种能够产生高频交变电流的装置，通过振荡电路的工作原理，产生相应的交变磁场。
三、微波磁场的应用领域微波磁场在现代科技和生活中有着广泛的应用，主要体现在以下几个领域：3.1 通信领域：微波磁场被广泛应用于通信领域，用于无线电和卫星通信系统。
微波磁场可以通过天线传输信号，实现远距离的通信。
3.2 焊接和加热领域：微波磁场可以通过加热材料中的水分子而产生热能，用于食品加热、工业焊接等领域。
3.3 医疗领域：微波磁场在医疗领域有着广泛的应用，如MRI技术中的磁场，以及物理疗法中的微波治疗。
3.4 雷达领域：雷达系统中使用微波磁场来探测目标并测量其距离、速度等信息。
3.5 科学研究领域：微波磁场在物理、化学、生物等科学研究中有着重要的应用，如核磁共振、光谱分析等。
交变磁场是指磁场随着时间变化的现象，而微波磁场则是一种特殊的交变磁场，波长在微米量级的电磁波。
微波磁场具有周期性、幅值和相位等特点，可以通过电磁辐射或高频电磁振荡器产生。
第6章交变电磁场课件
t
1 2
E2
1 2
mH
2
s
E2
利用矢量恒等式 ( E H ) H ( E ) E ( H )
E
H
t
1 2
E2
1 2
mH
2
s
E2
在时变场中总电磁能量密度为
于是得
w
we
wm
1E2 2
1 2
mH
2
(E
H
)
w t
p
单位体积损耗的的焦耳热为
p s E2
取体积分，并应用散度定理得
S
EH
20
例题：课本例6.4
一个漏电的圆盘电容器,其漏电导率为s, 介电常数 为, 导磁率为m0, 圆盘面积足够大以致可以忽略边
缘效应. 当电容器所加电压为U=U0cosωt时, 求电容器中任意点的磁场强度H。
解： 由第一方程
JT
H • dl C
sE
S Jd
JT Jd • dS D E
j
1 2
U0I0
sin
耗能
储能
复数形式的坡印廷定理
对于简谐振荡的电磁场 E E0e jkz H H 0e jkz
说明相位变化的方向是+z方向，电磁波能量传播的方向是
+z方 向， 时间因子包含于E0和H0中.
1 2
EH*
• dS
jw
V
1 2
mH
2 0
E02
dV
V
1 2
(s
E2 )dV
填充空气,电压为U=U0sinωt, 距离d 很小, 面 积S 较大，电容器中的电场均匀分布。
证明：流进封闭面的传导电流等于流出封闭面的位移 电流。
《交变电磁场》课件
在电场的作用下，物质的分子或原子会发生极化现象，即正 负电荷中心分离，形成电偶极子。
磁场对物质的作用
磁场对物质的磁化作用
在磁场的作用下，物质的分子或原子会发生磁化现象，即产生磁偶极矩，形成磁畴结构 。
磁场对物质的洛伦兹力作用
在磁场和运动电荷的共同作用下，电荷会受到洛伦兹力的作用，导致电荷的运动轨迹发 生偏转。
THANKS
新型材料在交变电磁场领域的应用将进 一步拓展，为电磁场理论和技术的发展 提供新的思路和方向。
VS
详细描述
随着科技的不断发展，新型材料如碳纳米 管、石墨烯等在交变电磁场领域的应用逐 渐受到关注。这些新型材料具有优异的电 学、热学和力学性能，为交变电磁场的发 展提供了新的可能性。
高频、高强度交变电磁场的研究
《交变电磁场》PPT课件
contents
目录
• 交变电磁场概述 • 电磁场基本理论 • 交变电磁场的产生与变化 • 交变电磁场对物质的作用 • 交变电磁场的应用实例 • 交变电磁场的发展趋势与展望
01
交变电磁场概述
定义与特性
总结词
交变电磁场的定义和特性
详细描述
交变电磁场是指电磁场的强度、方向和相位随时间变化的电磁场。它具有周期 性、振荡性和方向性的特点，是电磁波传播的媒介。
交变电磁场对物质的综合作用
交变电磁场对物质的电动力学效应
在交变电磁场的作用下，物质中的电荷和电流会受到电动力学的效应，如电磁感应、电磁波的传播等 。
交变电磁场对物质的热效应
在交变电磁场的作用下，物质会产生热效应，即电磁能转化为热能，引起物质温度的升高。
05
交变电磁场的应用实例
交流电机的原理与应用
电磁感应法测交变磁场_讲义
电磁感应法测交变磁场在工业、国防、科研中都需要对磁场进行测量，测量磁场的方法有不少，如冲击电流计法、霍耳效应法、核磁共振法、天平法、电磁感应法等等，本实验介绍电磁感应法测磁场的方法，它具有测量原理简单，测量方法简便及测试灵敏度较高等优点。
一、实验目的1．了解用电磁感应法测交变磁场的原理和一般方法，掌握201FB 型交变磁场实验仪及测试仪的使用方法。
2．测量载流圆形线圈和亥姆霍兹线圈的轴向上的磁场分布。
3．了解载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的径向磁场分布情况。
4．研究探测线圈平面的法线与载流圆形线圈（或亥姆霍兹线圈）的轴线成不同夹角时所产生的感应电动势的值的变化规律。
二、实验仪器FB201－Ⅰ型交变磁场实验仪，信号频率可调范围30~200Hz ，信号输出电流，单个圆线圈可 900mA ≥ ，两个圆线圈串联400mA ≥。
亥姆霍兹线圈每个400匝，允许最大电流1A 。
三、实验原理1．载流圆线圈与亥姆霍兹线圈的磁场：（1）载流圆线圈中心轴线上的磁场分布:一半径为R ，通以电流I 的圆线圈，轴线上磁场的公式为 ：2/322200)(2X R R I N B +⋅⋅⋅=μ （1）式中0N 为圆线圈的匝数，X 为轴上某一点到圆心O '的距离，70410/,H m μπ-=⨯磁场的分布图如图1所示。
本实验取匝400N 0=，A 400.0I =，m 107.0R =，圆心O '处0X =，可算得磁感应强度为：T 10940.0B 3-⨯= , T 10328.1B 2B 3m -⨯==（2）亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁场分布:两个相同圆线圈彼此平行且共轴，通以同方向电流I ，理论计算证明：线圈间距a 等于线圈半径R 时，两线圈合磁场在轴上（两线圈圆心连线）附近较大范围内是均匀的，这对线圈称为亥姆霍兹线圈，如图2所示。
这种均匀磁场在科学实验中应用十分广泛，例如，显像管中的行、场偏转线圈就是根据实际情况经过适当变形的亥姆霍兹线圈。
交流线圈磁场变化
交流线圈磁场变化交流线圈是电磁学中常见的一种元件，通过交流电源的输入，产生交变磁场。
交流线圈的磁场变化是指在交流电源的作用下，线圈内部的磁场随时间的变化情况。
我们来了解一下交流线圈的基本结构。
交流线圈由导线绕成，通常是绕在一个闭合的铁芯上。
当通过交流电源时，电流会不断改变方向，从而导致线圈内的磁场也随之变化。
这个变化的过程可以用磁通量的变化来描述。
在交流电源输入时，电流的方向会周期性地改变。
当电流通过线圈时，线圈内的磁场也会随之变化。
当电流方向改变时，磁场的方向也会相应地改变。
这种周期性的磁场变化形成了交变磁场。
交变磁场的变化速度取决于交流电源的频率。
频率越高，交变磁场的变化速度越快。
交变磁场的变化速度越快，磁场的变化率就越大。
磁场的变化率可以用磁感应强度的变化率来表示。
交变磁场的变化对许多应用具有重要意义。
例如，交流电动机利用交变磁场的变化来产生旋转力。
交变磁场还可以用于无线电通信，利用线圈内的交变磁场来产生电磁波，传输信息。
交变磁场的变化还会产生一些特殊的现象，例如感应电流和涡流。
当磁场的变化穿过导线时，会在导线中产生感应电流。
这是由于磁场的变化会改变导线内的磁通量，从而产生感应电流。
涡流是指磁场的变化在导体中产生的环形电流。
这些现象在电磁学中具有重要的应用价值。
总结起来，交流线圈的磁场变化是指在线圈内部磁场随时间的变化情况。
交变磁场的变化速度取决于交流电源的频率，频率越高，变化速度越快。
交变磁场的变化对许多应用具有重要意义，如电动机和无线电通信。
此外，交变磁场的变化还会引起感应电流和涡流等现象。
通过研究交流线圈磁场变化，我们可以更好地理解和应用电磁学知识。
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实验仪器 实验内容
亥姆霍兹线圈、探测线圈、 励磁电源、毫伏表。
1、测单只线圈交变磁场沿轴向的强度分布。
2、测量亥姆霍兹线圈的交变磁场沿轴向的强度分布。 3、磁场描绘。 描绘单只线圈的磁力线 描绘亥姆霍兹线圈的磁力线
注意事项
1、亥姆霍兹线圈串联方式若接错，将会导致磁场抵消。 2、注意灵敏交流毫伏表的正确使用方法及量程的选择。 3、当心折断探测线圈,并防止外界电动势的干扰。
分析思考
一、分析与思考 1、测磁感应强度分布时，是否有必要测磁感应强度的方向？ 2、测磁力线时，是测定磁感应强度的方向还是其大小？ 二、创新设计 设计一个简单的实验方案来判断亥姆霍兹线圈的两线圈是否是同 向串联？
D L
d
如果仅仅要求测定磁场分布，可选定磁场中某一点的磁场强 度 Bm 0 作为标准，则
Umax Bm Bm 0 = U0max
毫伏表的不同读数 U max 可描绘非均匀磁场的磁感应强度分布。
三、亥姆霍兹线圈
亥姆霍兹线圈是由线圈匝数N、半径 R、电流大小及方向均相同的两圆线圈 组成，两圆线圈平面彼此平行且共轴， 二者中心间距离等于它们的半径R。此 时，在两线圈间轴线附近的磁场是近 似的匀强磁场。 使用时，将两线圈串 联，从而产生同向的磁场。
1. 掌握感应法测量磁场的原理和方法。 2．研究单只载流圆线圈和亥姆霍兹线圈轴 线 与轴线周围磁场的分布。 3．描绘亥姆霍兹线圈的磁场均匀区。 目的要求 实验原理 一、均匀磁场的测定
探测线圈中的感应电动势
= - N S Bm w
F e = -d dt
cosq cosw t = em cosw t
忽略线圈上的电压降, 则毫伏表的读数（有效值）与感应电动势
的峰值之间有如下关系：
U
=
em
2
= =
N S Bm w
2 2
cosq
毫伏表读数有极大值为 U max = N max
二、非均匀磁场的测定
测量非均匀磁场的探测线圈要小，匝数 多绕层厚。理论证明，当探测线圈形状为L = 2 D / 3 , d = D / 3 时，仍然可以通过测量 Umax来测知磁场中某点 Bm 的大小和方向。