大学物理电磁感应思维导图

这是一篇关于大学物理电磁感应思维导图的思维导图。该思维导图包括电磁感应定律、动生电动势、感生电动势等知识点，比较全面。

电磁感应

• 电源和电动势
  • 电源：提供非静电力的装置
    • 外电路：电源外部的电路，电荷从高电势向低电势运动
    • 内电路：电源内部正、负两极之间的电路，电荷克服静电场力做功，从低电势向高电势运动
  • 电动势：将单位正电荷沿闭合回路移动一周的过程中，非静电性电场力所做的功
    • 非静电场：非静电力与试验电荷电荷量的比值
    • 结论：电源电动势在数值上等于把单位正电荷从负极经电源内部移到正极时非静电性电场力所做的功
    • 电源电动势的方向：电源内部电势升高的方向
• 电磁感应定律
  • 法拉第电磁感应定律
    • 公式：
      • 若结果为正，感应电动势与选定回路同向；若结果为负，感应电动势与选定回路反向。
    • 当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，不管这种变化是由什么原因产生的，回路中有电流产生。这一现象称为电磁感应现象
    • 电磁感应现象中产生的电流称为感应电流，相应的电动势称为感应电动势
  • 楞次定律
    • 在发生电磁感应时，导体回路中感应电流的方向，总是使它自己激发的磁场穿过回路面积的磁通量去阻止引起感应电流的磁通量的变化
    • 结论：楞次定律是能量守恒和转换的必然结果
• 动生电动势
  • 注意：动生电动势和感生电动势只是一个相对的概念
  • 定义：在稳恒磁场中运动着的导体内产生的感应电动势
  • 非静电场：
  • 公式：
    • 右手定则：四指指向v，弯向B，拇指即为v叉乘B的方向
• 感生电动势和感生电场
  • 感生电动势
    • 定义：导体不动，因磁场的变化产生的感应电动势
    • 公式：
      • S表示以l为边界的任意曲面
  • 感生电场
    • 定义：变化的磁场在其周围空间激发出感生磁场
    • 静电场与感生电场的异同：
      • 同：都对电荷有作用力
      • 异：静电场由电荷激发（有源场），感生电场由随时间变化的磁场激发；静电场的电场线不闭合，感生电场闭合
• 涡电流
  • 定义：当大块导体放在变化的磁场中，在导体内部会产生感应电流，由于这种电流在导体内自成闭合回路故称为涡电流。
• 麦克斯韦方程组、电磁波
  • 麦克斯韦方程组：
    • 辅助方程：
  • 麦克斯韦的电磁理论的特点：
    • ① 物理概念创新；
    • ② 逻辑体系严密；
    • ③ 数学形式简单优美；
    • ④ 演绎方法出色；
    • ⑤ 电场与磁场以及时间空间的明显对称性。
  • 电路振荡
    • 定义：电荷和电流、电场和磁场随时间作周期性变化的现象
    • LC振荡回路：
      • 结论：在 LC 电路中，电流、电压、电荷都随时间做简谐振动
      • LC 电路的总能量：
  • 电磁波
    • 电磁波有效发射的两个条件：(1) 振荡频率要高； (2)电路要开放。
      • 振荡频率：
    • 平面电磁波的主要性质：
      • （1）电磁波是横波。电矢量E与磁矢量B相互垂直，E叉乘B的方向为电磁波的传播方向。
      • （2）电矢量E与磁矢量H的振动相位相同
      • （3）电磁波的传播速度为：
      • （4）真空中电磁波的传播速度：
      • （5）电磁波的能流密度（坡印廷矢量） ：
      • 平均能流密度：
• 位移电流和全电流安培环路定律
  • 位移电流
    • 方向始终与传导电流方向相同
  • 全电流安培环路定律
    • 定义：磁场强度沿任意闭合回路的环流等于穿过此闭合回路所包围曲面的全电流
    • 公式：
  • 比较传导电流与位移电流
    • 一般情况下，电介质中主要是位移电流，传导电流忽略
    • 一般情况下，导体中主要是传导电流，位移电流忽略
    • 高频交流电中，导体内两者均不可忽略
    • 在不同介质中
    • 传导电流是定向移动的电荷，位移电流则是变化的电场
    • 传导电流通过导体时产生焦耳热，位移电流通过导体时不产生焦耳热
    • 不同处
• 磁场的能量
  • 自感磁能
    • 定义：自感为L的载流线圈所具有的磁场能量，称为自感磁能
    • 公式：
  • 磁场能量
    • 能量密度：单位体积内磁场的能量
    • 磁场能量的计算
      • 匀强：
      • 非匀强：
• 自感和互感
  • 自感和自感电动势
    • 定义：当通过回路中的电流发生变化时，引起穿过自身回路的磁通量发生变化，从而在回路自身产生感生电动势的现象称为“自感现象”。所产生的电动势称为“自感电动势” 。
    • 自感系数L与回路的形状、大小、匝数以及周围磁介质及其分布有关，与回路中有无电流无关
      • 长直螺线管的自感为：
    • 公式：
      • 注：当两个电感线圈放在一起，总L=L1+L2+M
  • 互感和互感电动势
    • 定义：由于一个载流回路中电流发生变化而引起邻近另一回路中产生感生电流的现象称为“互感现象，所产生的电动势称为“互感电动势“。
    • 互感系数M由回路的形状、匝数、磁介质以及相对位置决定，与回路中电流无关
    • 在M一定的情况下，回路中的互感电动势为：
    • 如果互感不变，则有：