《大學(xué)物理下教學(xué)》穩(wěn)恒磁場

1、哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt帶電粒子在磁場中所受作用及其運(yùn)動帶電粒子在磁場中所受作用及其運(yùn)動BqF vxyzo+qvBFBqEqFv運(yùn)動帶電粒子在靜電場和磁場中受到的作用力：運(yùn)動帶電粒子在靜電場和磁場中受到的作用力：洛倫茲力洛倫茲力磁力對運(yùn)動帶電粒子所作的功恒等于零。磁力對運(yùn)動帶電粒子所作的功恒等于零。哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt帶電粒子在磁場中的運(yùn)動帶電粒子在磁場中的運(yùn)動RmBq200vvqBmR0vB0v如qBmRT220v哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯p

2、ptI+ + +- - -P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+-HUBmFdv判定半導(dǎo)體材料的類型判定半導(dǎo)體材料的類型mF+ + +- - - N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體HU-BI+-dv哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt磁場對載流導(dǎo)線的作用磁場對載流導(dǎo)線的作用在載流導(dǎo)線上任取一電流元，此在載流導(dǎo)線上任取一電流元，此電流元在磁場中所受的安培力：電流元在磁場中所受的安培力：BlIFdd 一段任意形狀的載流導(dǎo)線所受的磁力：一段任意形狀的載流導(dǎo)線所受的磁力：LLBlIFFdd安培定律安培定律載流導(dǎo)線不可能產(chǎn)生作用在導(dǎo)線自身上的力。載流導(dǎo)線不可能產(chǎn)生作用在導(dǎo)線自身上的力。哈爾濱工

3、程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt（1）若作用在各電流元上的安培力的方向都相同：）若作用在各電流元上的安培力的方向都相同：LLlBIFFsindd（2）若每一小段所受的安培力的方向都不同：）若每一小段所受的安培力的方向都不同：zzyyxxFFFFFFd,d,dkFjFiFFzyxddddkFjFiFFzyx哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt例例1、在在xy平面上有一根形狀不規(guī)則的載流導(dǎo)線，電流平面上有一根形狀不規(guī)則的載流導(dǎo)線，電流為為I。磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場與的均勻磁場與xy平面垂直。平面垂直。求：作用

4、在此導(dǎo)線上的磁場力。求：作用在此導(dǎo)線上的磁場力。 yxOPIl哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt解：解： yxOPIdFlBIFddxBIlBIFFyBIlBIFFyxdcosdcosdddsindsinddBlIFddBIlxBIFFyBIFFlLyyLxx000dd0ddjBIlF哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptLBlIFdBlIL)d(Bl I推廣到一般情況：均勻磁場推廣到一般情況：均勻磁場B中，中，哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt 例例2、無限長載流直導(dǎo)線無

5、限長載流直導(dǎo)線I1附近，有另一段長為附近，有另一段長為b的載流導(dǎo)線的載流導(dǎo)線I2，仰角為仰角為 ，且與，且與I1共面。共面。求求I2所受的磁場力。所受的磁場力。aI1I2 x哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt解：解：aI1I2dl xdFoxlBlIFdd2xIB210方向：方向： lxIIlBIFd2dd2102cosddxl cos210cosd2dbaaLxxIIFF)cos1ln(cos2210abII哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptxyO2I1IdR例例3、一無限長載流直導(dǎo)線一無限長載流直導(dǎo)線I1與

6、一半徑為與一半徑為R的圓電流的圓電流I2處于同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線與圓心相距為處于同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線與圓心相距為d，且且R /2 = /2 /2 =0pmpmpmpm哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt磁力的功磁力的功1. 載流導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動時磁力所作的功載流導(dǎo)線在磁場中運(yùn)動時磁力所作的功假定電流假定電流I保持不變，保持不變，BIlF aaBIlaaFAdaBl 00taaBlabdIc ablFIAtdaBl 哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt2. 載流線圈在磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動時磁力所作的功載流線圈在磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動時磁力所作

7、的功設(shè)法使線圈中的電流維持不變。設(shè)法使線圈中的電流維持不變。sinBISM ddMAdsinBISa(b)enF2 d Bd(c)F2)cosd(BSII d哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptIIIA)(d1221推廣：任意的閉合電流回路，在磁場中改變位置推廣：任意的閉合電流回路，在磁場中改變位置或形狀時，如果保持回路中電流不變，則磁力或或形狀時，如果保持回路中電流不變，則磁力或磁力矩所作的功都可按上式計算。磁力矩所作的功都可按上式計算。哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt例例4、半徑為半徑為R的半圓線圈，載有電

8、流的半圓線圈，載有電流I，放在均勻放在均勻磁場磁場B中，中，求：求：1. 線圈在此方位所受的磁力矩？線圈在此方位所受的磁力矩？ 2. 在磁力矩作用下線圈轉(zhuǎn)在磁力矩作用下線圈轉(zhuǎn) /2，磁力的功？，磁力的功？RBI哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptBpMm解：IApmMIRB2221)021(RBIRBI221RBIM哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptIlHLdH矢量的環(huán)流只和傳導(dǎo)電流有關(guān)，而在形式矢量的環(huán)流只和傳導(dǎo)電流有關(guān)，而在形式上與磁介質(zhì)的磁性無關(guān)。上與磁介質(zhì)的磁性無關(guān)。有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理有磁介質(zhì)時的安

9、培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的磁場磁介質(zhì)中的磁場 磁場強(qiáng)度磁場強(qiáng)度HB)1(m0HHBr0)1 (mr令相對磁導(dǎo)率相對磁導(dǎo)率哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt0I0I例例1、長直螺旋管內(nèi)充滿均勻磁介質(zhì)，通有電流長直螺旋管內(nèi)充滿均勻磁介質(zhì)，通有電流 ， 單位長度的匝數(shù)為單位長度的匝數(shù)為n。求：管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。求：管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。0I哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt解：解：IlHLd0nlIHl 0nIH 0r0r0nIHB哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptII例例2、長直單芯電纜的芯是一根半徑為長直單芯電纜的芯是一根半徑為R