1 / 25

§11-6 载流导线在磁场中的受力～安培力

I. -. -. -. -. -. -. -. 设： ～电流元内自由电子定向漂移速度；. §11-6 载流导线在磁场中的受力～安培力. 导线中的电流：由大量自由电子的定向运动形成的。. 带电粒子运动在磁场中会受到力的作用～洛伦兹力. 安培力的来源：. 在洛伦兹力的作用下，导体中定向运动的自由电子和金属导体中晶格上的正离子不断碰撞，将动量传给导体，使整个导体在磁场中受到磁力作用。. 一、安培力 (Ampere ’ s force). 方向：. 夹角为：. 夹角为：. 方向： ×. I. -.

maxim
Download Presentation

§11-6 载流导线在磁场中的受力～安培力

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. I - - - - - - - 设： ～电流元内自由电子定向漂移速度； §11-6 载流导线在磁场中的受力～安培力 导线中的电流：由大量自由电子的定向运动形成的。 带电粒子运动在磁场中会受到力的作用～洛伦兹力 安培力的来源： 在洛伦兹力的作用下，导体中定向运动的自由电子和金属导体中晶格上的正离子不断碰撞，将动量传给导体，使整个导体在磁场中受到磁力作用。 一、安培力(Ampere’s force) 方向：

  2. 夹角为： 夹角为： 方向：× I - 电流元 的截面积为S，单位体积中有n个自由电子。 - 电流元 中的自由电子数： - - 由洛仑兹力公式，一个电子在磁场中受力： 大小： 磁场作用在电流元上的力为：

  3. I 安培定律：一个电流元在磁场中所受磁场力为电流元 与磁感应强度 的矢量积。 - - - I - 磁场对电流元的作用规律： ～安培定律 一段有限载流导线在磁场中受力为：

  4. I L 方向由 决定。 注意：①载流直导线在均匀磁场中受力： ②一般而言，各电流元受安培力大小与方向都不一样，则求安培力时应将其分解为坐标分量后，再求和。

  5. 在导线上取电流元 方向： 例1： 均匀磁场中弯曲导线所受磁场力 ～与P163例1、2类似 解： 其所受安培力 均匀磁场中，弯曲载流导线所受磁场力与从起点到 终点间载有同样电流的直导线所受的磁场力相同。

  6. 受力 方向向右 练习： 求电流I在磁场中所受的力

  7. 例2 圆柱形磁铁 N 极上方水平放置一个载流 导线环，求其受力。 已知在导线所在处磁场B的 方向与竖直方向成角 由图可知：圆环受的总磁力的 方向在铅直方向，其大小为：

  8. 例3(P165)载流导线间的磁场力。如图所示，一无限长载流直导线与一半径为R的圆电流处于同一平面内，它们的电流分别为 和 ，直导线与圆心相距为d，且R＜d。求作用在圆电流上的磁场力。 在圆电流上取电流元 方向： 解： 建立坐标系 无限长载流直导线在电流元所在处的磁感强度大小为：

  9. 电流元所受磁力大小为：

  10. 查表：

  11. ～圆电流所受的磁场力指向无限长载流直导线，或被载流长直导线所吸引。～圆电流所受的磁场力指向无限长载流直导线，或被载流长直导线所吸引。

  12. 当直导线的长度 平行导线间距d，视其为“无限长” 如图所示，两平行直导线通有流向相同的电流 、 方向： 方向： 二、两无限长平行载流直导线间的相互作用 ①作用力： 导线1处在导线2的磁场中，受到2给1的作用力：

  13. 方向： 方向： 同理： 导线2处在导线1的磁场中，受到1给2的作用力： 说明： 同向电流相互吸引； 同样分析：异向电流相斥。

  14. 选取 , 规定： 亨利 ②电流单位：安培的定义 由上述分析，单位长度载流直导线所受的力大小： 若 定义： 由此： 国际单位制中，电磁学范围内有四个基本物理量：长度：米(m)、质量：千克(kg)、时间：秒(s)、电流强度：安培(A)。 作业：习题P182 11-27、11-28

  15. 如图，矩形载流线圈MNOP放在均匀磁场 中。 规定：线圈平面的单位矢量 的方向与线圈中电流I的流向构成右手螺旋关系。(右手定则) §11-7 磁场对载流线圈的作用 一、磁场作用于载流线圈的磁力矩 分析：线圈各边受力～四条边均受磁场力。 ① PM、NO边受力情况： 由安培定律：

  16. ～在一条直线上 力学中力矩： ∴ PM、NO所受合力、合力矩均为零 ② MN、OP边受力情况： ～不在同一条直线上 ∴ MN、OP所受合力为零；但合力矩不为零。 合力矩大小为：

  17. ～线圈的磁矩 线圈所受磁力矩： 若线圈有N匝： ～此结论具有普遍意义。 注意： 上式不仅对矩形线圈成立，对于匀强磁场中任意形状的平面线圈均成立；而且，对于带电粒子沿闭合回路运动以及带电粒子自旋磁矩被看成为载流线圈时所受到的磁力矩也适用。 所以，今后讨论磁介质、原子结构及原子核结构时，均会用到磁矩的概念。

  18. ① 若外界的扰动使线圈稍有偏转，磁场产生的 使其会回到平衡位置。 ② 讨论： ～线圈处于稳定平衡态。

  19. ③ 只要外界有轻微扰动而使线圈稍稍稍偏离该平衡位置，磁场产生的力矩使其继续偏转，直到 为止；即回到稳定平衡位置。 ～线圈处于非稳定平衡态。

  20. 例1:(P170例2)如图11-42(a)所示，半径为0.20m，电流为20A，可绕0y轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感强度 的大小为O.08T，方向沿 轴正向。问线圈受力情况怎样？线圈受的磁力矩又为多少？ 解：①把线圈分为JKP、PQJ两部分。 由第11-6节例2的讨论中可知，半圆JKP受力与 相同。 半圆JQP受力与 相同。

  21. 选取电流元 电流元 所受力矩： ②用两种方法求力矩: 方法一：由力矩的定义

  22. 方法二：磁场作用于载流线圈的磁力矩： ～结果是相同的。

  23. 例题：一半径为R的薄圆盘，放在磁感强度为 的均匀磁场中， 的方向与盘面平行。圆盘表面电荷面密度为 ，其中 为常数， 为距圆盘中心的距离。若圆盘以角速度 绕通过盘心并垂直盘面的轴转动。求作用在圆盘上的磁力矩 。 解：在带电圆盘上取半径 ，宽 的圆环

  24. 大小 ： 作业：习题 P183 11-35 方向向上

  25. I N S 磁悬浮列车 应用：磁场对载流线圈的作用力原理是制造各种直流电机、动圈式电压电流表的基本原理

More Related