互感系数M_(12)=M_(21)的一个实例和应用

理论和实验都可证明,任意两个线圈(设称为线圈1和线圈2)之间的互感系数 M_(12)和M_(21)总是相等的,即 M_(12)=M_(21).为供教学参考,本文举一个实例来验证 M_(12)=M_(21),并举一个应用 M_(12)=M_(21)计算互感电动势的例子.     

线圈自感、互感问题的数值仿真教学案例研究

本文将大学物理电磁感应部分中的线圈自感互感教学内容引入数值仿真案例教学设计:团队在教学中引导学生借助有限元仿真软件,分别从线圈匝数、通入电流以及线圈小半径三个方面对单线圈自感以及双线圈互感进行数值仿真研究;用控制变量法在三个不同的模型中研究线圈自感系数和互感系数的变化。学生通过测得仿真计算获得系统的总磁能,然后反推获得线圈的自感系数和互感系数,从而了解线圈自感系数和互感系数与线圈各项参数之间的关系。     

互感磁能的计算

对于两个线圈的互感磁能和互感系数，一般《电磁学》教科书上是假想一个过程，先写出互感磁能公式，由此再证明两个线圈的互感系数相等．但这一简捷的论证学生可能不易接受．本文根据一个物理上可以实现的过程，通过直接计算，得到了互感磁能公式，可能使学生较易接受．     

巧用线圈的“电流渐变”特性解自感问题

自感现象是指当线圈中电流变化时,线圈内磁通量变化,从而在线圈自身产生感应电动势的电磁感应现象.产生的感应电动势(又称自感电动势)总是阻碍线圈中电流变化,其"阻碍"效果,可以从教材中的通电和断电自感实验很好地体现出来.不少教师在教学中发现,学生对于课本实验的理解并不     

并联线圈的等效自感和电流分配问题的讨论

首先讨论了并联(顺接)线圈的等效自感,给出了并联线圈的等效自感随耦合系数及两线圈自身自感的变化关系.然后从理论上详细讨论了并联线圈的电流分配问题,指出在耦合系数较大,互感大于其中一个自感时,电路在接通的暂态过程中,会出现两线圈电流反向的现象,且冲击电流会大于稳态的电流值.最后通过实验测试验证了理论分析的正确性.     

电磁感应与感应测井

感应测井是利用互感,使得在发射线圈中的交流电流在接收线圈中感应出电动势,而这个电动势又与地层电导率有关．因此,它是利用电磁感应原理研究地层电导率的测井方法     

关于两电感线圈串联时,等效自感系数L=L_1+L_2±2M的几种推导方法

关于两线圈串联的问题,在现行大专物理各教材中均有所涉及。诸如:程守洙“普通物理学”(第三版)习题13-41;赵凯华“电磁学”下册第43页;邱关源“电路(电工原理Ⅰ)”第233页等均是。在教学中如何推导这个公式,似可值得探讨。自己的作法是先向学生提出问题:两自感系数为L1及L2的线圈串联时,其等效自感系数是否是L1+L2呢。然后指出答案应是否定的,因其间还存在互感,但总可求出一等效自感系数。进而从自感系数的不同定义式出发,引出几种不同的推导。 推导一:据基本电磁感应定律,对自感L为常量的线圈,其自感应电动势为　,教自成系数可定义为L…     

从功能关系导出互感系数计算式

互感系数是电磁学基本概念之一。在电磁学教材中,由于数学工具的限制,未能给出互感系数基本公式;两个相邻回路之间的互感系数与顺序无关,仅由两回路的大小形状及相对位置决定的结论不能得到直接证明。本文根据互感磁能公式,应用功能关系导出互感系数计算式。 设导体回路L1,L2中分别载有稳值线电流I1和I2,在两回路相距无穷远的情况下,由于彼此之间无相互作用,可取它们之间的相互作用能为零。当两回路间的距离有限,根据安培定律,回路L1施于L2的作用力F12与回路L2施于L1的作用力F21等值反向,Bp式中,I;dl;、Izdl。分别为L;,L;上的任意电流…     

电磁感应与感应测井

感应测井是利用互感，使得在发射线圈中的交流电流在接线线圈中感应出电动热，而这个电动势又与地层电导率有关。因此，它是利用电磁感应原理研究地层电导率的测井方法。     

楞次定律的理解和应用

18 2 0年丹麦物理学家奥斯特发现电流能产生磁场 .既然电流能产生磁场 ,那么 ,磁场能不能产生电流呢 ?英国科学家法拉第于1 831年作出了历史性的回答 ,“磁能生电” .且证明了线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比 .接下来在 1 834年俄国物理学家楞次发现了确定感     

显示磁滞回线的新装置

迄今为止,国内有关磁滞回线的实验装置中,都是在铁磁质样品环上绕制两个线圈。利用交变磁化电流通入初级线圈时在次级产生的互感电动势,经放大和积分处理后获取正比于磁感应强度B的电压v_v。利用初级回路中的串联电阻获取正比于磁场强度H的电压u_x。然后,将这两种电压信号分别送到示波器的y轴输入和x轴输入,便可在示波器屏幕上观测交流磁滞回线。本文介绍一种只需在样品环上绕制一个线圈利用自感电动势显示磁滞回线的新装置,它使设备简便,效果好。     

<电磁学>自学辅导材料(四) ——电磁感应和暂态过程

1电磁感应的两个实验定律一、楞次定律 此定律回答闭合导线回路中感应电动势的方向问题,其表述为:感应电流的磁通总是力图阻碍引起感应电流的磁通的变化。 用楞次定律判断感应电动势方向的“四步法”, 1.确定原磁通的方向. 2.确定原磁通的增减. 3.用楞次定律确定感应电流的磁通的方向,即:增时,与反向;减时,与同向. 4.确定感应电流的方向(即感应电动势的方向):感应电流的方向与成右手螺旋关系. 例:如图1所示,当矩 形线图向古运动时,确定 线圈中感应电动势方向. 我们看到:原磁通方 向垂直纸面向里,而且当 线圈运动时,减小,由楞 次定律可判断感…     

电磁驱动的异步问题

矩形线圈的平面垂直干均匀磁场,磁感应强度为B,线圈不动,磁场以速度vB向右运动.因通过线圈的磁通量变化,在线圈中产生感应电动势和感应电流i,磁场对电流i的安培力Fm方向向右,将驱使线圈也以速度v向右运动.显然,只有线圈的速度v小于磁场的速度vB──即异步才能有电磁感应,线圈也才能继续运动.以下我们来证明ν<νB. 设附图中的矩形线圈abed的质量为m,其回路电阻R,且在t=0时,ad边与磁场边界重合.t时刻后,磁场向右运动距离为vBt,线圈向古运动为x,则只有在面积l(vBt-x)上才有磁通量通过,即而感应电动势e及感应电流i分别为e及i的方向均由a至d…     

在似稳条件下磁场的计算

在电磁学教学中计算似稳态的磁场时,一般教科书都明确指出,仍可用毕奥-沙伐尔定律,即(1)使用这一公式时,只需考虑真实电流,如低频交流电路中的传导电流、低速(v《c)运动电荷的运流电流,而不需考虑位移电流所激发的磁场。这就带来了几个问题:1.在计算低速运动电荷的磁场中为什么绝口不谈电荷运动引起的位移电流产生的磁场;2.考虑存在位移电流的情况下,安培环路定理必须修改而代之全电流定理 在真空情况下,可写为在磁场结构具有良好对称性的情况下用全电流定理求出磁场B,这是否会与根据(1)式计算出的结果相矛盾?3.在低频交流电路的局部地区,…     

关于磁单极子通过超导线圈的再讨论

看过贵刊的《关于磁单极子通过超导线圈的讨论》[1](以下简称原文)一文,笔者认为原文至少有2处地方值得商榷.一是超导线圈中的电流I正比于Φ,与普通导体中电流正比于(dΦ/dt)不同.因为超导线圈的特性之一是线圈中的磁通量是不能变的.当有外来的磁通量Φ穿过超导线圈时,线圈中产生电流,电流产生的磁     

用抵偿法测量互感

抵偿法测量互感是一种较为简便的测量互感的方法,测量数据稳定可靠,重复性好,且易获得较高的精确度,还能引伸出一些值得探讨的问题.适合作为高等学校学生物理实验的选择内容.一、测量原理及测量方法 测量电路如图1所示,图中G为冲击电流计;M0、Mx分别为标准互感与待测互感;Rl、R2、R3均为电阻箱;E为直流电源;K1、K2均为接触电键。 当K2接通(或断开)的瞬间,互感M0及Mx的初级电流分别迅速从0变到I0及Ix(或从IG及Ix变到0),这时在互感的次级线圈上应产生相应的感应电动势设次级回路总电阻为R,则由及分别迁移的电量q0及qx可由下式求出若及…     

长螺线管的自感-互感计算中的一个问题

在不受铁磁质影响的条件下,把两个自感分别为L1和L2的长螺管按不同方式联接:(一)顺接成一体.如图一.如果它们单位长度上绕线匝数n相等,这两个螺线管串联后的等效自感Le应为各螺线管原来具有的自感之和,即 Le=L1 l2(1)如果把上述两个相隔很远的螺线管的距离逐渐减小,并适当调整位置,顺接成图一的样子,我们一定会想到在这个调整位置的过程中,由于磁场的耦合逐渐加强,等效自感Le的表示式应由(1)改为(2)中的“±”分别与顺接、反接相对应,M为互感,它与L1及L2的关系为K是耦合系数. 但是,把两个绕线密度m相同(甚至可以不要求截面相同)的长螺线…     

相对论感应电动势及其在参考系变换下的计算

本文考察相对论情况下动生、感生电动势之间的相对性.分析不同参考系总感应电动势数值改变的原因.给出参考系变换下计算总感应电动势的普遍公式.计算了无线长直导线电流外运动矩形及圆形线圈的感应电动势.最后指出运动观者测出的总感应电动势等于静止观者不同时刻在导体不同位置测量电动势的总和.     

关于“三维导体”的互感系数

这里所说的“三维导体”是指“具有一定横截面积的导体回路”而言,下面我仿照赵凯华《也谈“三维导体”的自感系数》(大学物理1985年第1期)一文中,对自感系数的三种“计算方法”(或者说:三种定义)相应地导出互感系数的三种计算方法. 在赵文中对自感系数的三种求解方法是: 1.磁能法 2.磁链法 3.平均磁通法(3) (1)式中积分遍及磁场存在的空间.(2)式中的d为某个磁力管内的磁通;i为与此磁力管相连接的电流强度,积分遍及所有磁力管的横截面.(3)式中的di是某个电流管内的电流强度,为与此电流管相连接的磁通,积分遍及所有电流管的截面.应指出的是上…     

并联耦合线圈的等效自感的行列式求法

文章以3个相互耦合的并联自感线圈为例,应用法拉第电磁感应定律和齐次线性微分方程的非平庸解的存在性条件,并借助行列式技术,推导出其等效的自感系数,并推广到n个并联耦合线圈的情形.其等效自感系数是由各自的自感系数与互感系数构成的两个分别为n阶与n-1阶矩阵的行列式之比,并讨论了存在反向并联情形的符号规则及若干特例情形的具体结论.