大学物理电磁感应思维导图

大学物理“电磁感应”部分的思维导图，内含图解，解题步骤，考试重点

电磁感应 电磁场

• 电磁感应的基本定律
  • 电磁感应
    • 感应电流与原电流本身无关，取决于原电流的变化
    • 产生感应电流的原因是导体中的感应电动势，感应电动势与导体性质无关
  • 法拉第电磁感应定律
    • 公式：
      • 国际单位制（SI）中K=1；
      • 当匝数为N时，
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      • 负号表示感应电动势方向（楞次定律）
        • 楞次定律：感应电流的效果，总是反抗引起感应电流的原因
  • 法拉第定律的使用方法：
    • 任选回路的绕行正向（一般要与该处磁感应强度的方向成右手螺旋）
    • 取面积元，并积分求出磁通量
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      • 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；
• 动生电动势
  • 定义：由于导体或导体回路，在恒定磁场中运动而产生的电动势
  • 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
  • 说明：
    • 1）感应电动势的公式也可用来计算动生电动势
    • 2）做切割运动的的导线相当于一个“电源”，若b指向a，a电势更高！！！
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    • 若是棒L，以角速度w绕O转，公式：=-1/2wB（L平方）
  • 解题步骤
    • 分割导体，任取dl，画出V叉乘B的方向，注意dl的方向要与V叉乘B的方向成锐角或一致
    • 先算V叉乘B的大小，再算V叉乘B点乘dl
      • V叉乘B：VBsin0；V点乘B：VBcos0
    • 对整根导线积分计算电动势
• 感生电动势和感生电场
  • 感生电动势
    • 定义：由于磁场发生变化而激发的电动势
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      • s表示以L为边界的任意曲面
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  • 感生电场
    • 定义：变化的磁场在其周围空间会激发一种涡旋状的非静电场强
    • 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
• 麦克斯韦方程组（积分形式）
  • 理论要点
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  • 揭示了电场和磁的联系
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  • 揭示场本身的性质：有/无源场
  • 辅助方程
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• 位移电流和全电流定律
  • 1）位移电流Id
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    • 方向始终与传导电流一致
  • 全电流定律
    • 定义：通过某截面的全电流是通过该截面的传导电流、运流电流和位移电流的代数和。因此任何情况下，全电流总是连续的。
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  • 比较传导电流（Ic）与位移电流（Id）
    • 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，位移电流通过导体不产生焦耳热
    • 异
    • 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
    • 高频交流电路中，导体内两者均不可忽略
    • 不同介质
• 磁场的能量
  • 自感磁能
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  • 磁场能量
    • 磁能密度（w）
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    • 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：回路中电流变化引起自身回路中磁通量变化，而在自身回路中激起感应电动势的现象。
    • 自感系数（L）单位（H、mH、uH）
      • 由回路形状、匝数、磁介质决定，与电流无关
    • 公式：
      • 注意：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：两个线圈相互在对方回路激起感应电动势的现象
    • 互感系数（M）（H、mH、uH）
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        • I1变化，在I2激起的互感电动势
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        • I2变化，在I1激起的互感电动势
      • M由形状、匝数、磁介质、相对位置决定，与电流无关