7-8 载流导线在磁场中所受的力磁场对载流线圈的作用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大学物理学电子教案,长江大学教学课件,安培力与磁力矩,7-8,载流导线在磁场中所受的力,7-8,磁场对载流线圈的作用,复 习,带电粒子在磁场中所受的力,洛伦兹力,带电粒子在磁场中的运动,速度方向与磁场方向平行,直线运动,垂直,圆周运动,有夹角,螺旋运动,速度选择器,霍耳效应,现象、规律、理论解释和应用,S,7-8,载流导线在磁场中所受的力,电子在磁场中受力,洛仑兹力,电流元,I,d,l,在磁场中所受的力等于,nS,d,l,个电子所受的力,一、,安培力,由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力 .,安培定律,磁场对电流元的作用,力,:,有限长载流导线所受的安培力,安培定律,意义,磁场对电流元作用的力 ，在数值上等于电流元 的大小 、电流元所在处的磁感强度 大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角 的正弦之乘积 , 垂直于 和 所组成的平面, 且 与 同向 .,A,B,C,o,根据对称性分析,解,例,1,如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直 .回路由直导线,AB,和半径为 的圆弧导线,BCA,组成 ，电流为顺时针方向, 求磁场作用于闭合导线的力.,A,C,o,B,因,由于,故,P,L,解,取一段电流元,结论,任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力 , 与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同.,例 2,求 如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 .,O,d,R,例 3,半径为 载有电流 的导体圆环与电流为 的长直导线 放在同一平面内（如图）， 直导线与圆心相距为,d,，,且,R,d,两者间绝缘 ,求,作用在圆电流上的磁场力.,解,.,O,d,R,.,O,d,R,.,二、电流的单位 平行电流间的相互作用,电流,I,1,在电流,I,2,处所产生的磁场为：,问题：两平行长直载流导线，相距为,d,求：每单位长度线段所受的作用力。,导线,2,上,d,l,2,长度受力为,1,、平行载流直导线间的相互作用,d,I,2,2,、电流强度的单位：,在其空中有两根平行的长直线，它们之间相距,1m,，,两导线上电流流向相同，大小相等，调节它们的电流，使得两导线每单位长度上的吸引力为,2,10,-7,N m,-1,，,我们就规定这个电流为,1A,。,电流,I,2,在电流,I,1,处所产生的磁场为：,d,I,2,三、磁场作用于载流线圈的磁力矩,受力情况,两者大小相等，方向相反，且在同一直线上，故对于线圈来说，它们合力矩为零。,F,1,与,F,2,形成一个力偶,M,N,O,P,M,N,O,P,I,线圈有,N,匝时,M,N,O,P,I,M,N,O,P,I,B,.,. . . . .,. . . . .,. . . . .,. . . . .,I,B,B,+ + + + + +,+ + + + + +,+ + + + + +,+ + + + +,+,I,稳定平衡,不,稳定平衡,讨 论,1,） 方向与 相同,2,）方向相反,3,）方向垂直,力矩最大,结论: 均匀,磁场中，任意形状,刚,性闭合,平面,通电线圈所受的力和力矩为,与,成,右,螺旋,0,p,q,q,=,=,稳定,平衡,非稳定,平衡,磁矩,讨论：,q,=,p,/2,，,线圈与磁场平行，磁通量,F,=0,，,力矩,M,max,=,ISB,q,=0,，,线圈与磁场,垂直，磁通量,F,=,BS,，,力矩,M,=0,，,稳定,平衡,q,=,p,，,线圈与磁场,垂直，磁通量,F,=-,BS,，,力矩,M,=0,，,非稳定,平衡,例1,边长为,0.2,m,的正方形线圈，共有,50,匝 ，通以电流,2,A,，,把线圈放在磁感应强度为,0.05,T,的均匀磁场中. 问在什么方位时，线圈所受的磁力矩最大？磁力矩等于多少？,解,得,问,如果是任意形状载流线圈，结果如何？,I,R,Q,J,K,P,o,例2,如图半径为,0.20,m,，,电流为,20,A,，,可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中 ，磁感应强度的大小为,0.08,T,，,方向沿,x,轴正向.问线圈受力情况怎样？ 线圈所受的磁力矩又为多少？,解,把线圈分为,JQP,和,PKJ,两部分,以 为轴， 所受磁力矩大小,I,R,Q,J,K,P,o,例题,3,、,证明转动带电,圆,盘的磁矩 。,r,d,r,o,解：,磁电式电流计原理,作用：,测量电流,原理：,载流线圈在磁场中受磁力矩的作用发生偏转。,结构：,永久磁铁的两极,圆柱体铁心,绕固定转轴转动的铝制框架,框架上绕有线圈,转轴的两端各有一个旋丝,一端上固定一针,小 结,安培力,磁场对载流线圈的作用,作业：,大学物理习题集，练习,14,