1、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,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Idl在磁场中所受的力等于nSdl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 ，
2、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 .,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.,因,由于,故,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 .,例 3 半径为 载有电
3、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,二、电流的单位 平行电流间的相互作用,电流 I1在电流 I2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dl2长度受力为,1、平行载流直导线间的相互作用,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210-7N m-1，我们就规定这个电流为1A。,电流 I2在电流 I1 处所产生的磁场为：
4、,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。,F1与F2形成一个力偶,线圈有N匝时,稳定平衡,不稳定平衡,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,磁矩,讨论：q =p/2，线圈与磁场平行，磁通量F =0， 力矩Mmax=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0.2m的正方形线圈，共有50 匝 ，通以电流2A ，把线圈放在磁
5、感应强度为 0.05T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？,问 如果是任意形状载流线圈，结果如何？,例2 如图半径为0.20m，电流为20A，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0.08T，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,例题3、证明转动带电圆盘的磁矩 。,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,
