磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線與線圈的作用

磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線與線圈的作用電磁學(xué)第四章第四講回顧：上次課主要內(nèi)容回顧：上次課主要內(nèi)容1、洛侖茲力公式+2、運(yùn)動(dòng)帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)+vvvBqRqmh回顧：上次課主要內(nèi)容回顧：上次課主要內(nèi)容3、霍爾效應(yīng)+-II++++++------B0+霍耳電壓一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用1、電流元在外磁場(chǎng)中受到的安培力BqldI電流元Ild在磁場(chǎng)中B（安培力）受的作用力FdFd安培力與洛侖茲力的關(guān)系:Sfd洛侖茲力是安培力的微觀本質(zhì)；安培力是洛化茲力的集體宏觀表現(xiàn)！2、任意形狀載流導(dǎo)線在外磁場(chǎng)中受到的安培力一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用例1：求下圖載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)B

中所受安培力。lBIq均勻磁場(chǎng)F方向：解：一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用例2：無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線I1旁放置載流直導(dǎo)線I2，求I2受到的安培力。Lax1II2xdxFdB1結(jié)果：一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用例3：求下圖半圓電流在均勻磁場(chǎng)B

中所受安培力。RBI勻強(qiáng)IOYXadaldXFdFdyFd結(jié)果：例4:在均勻磁場(chǎng)中放置一半徑為R的半圓形導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線兩端連線與磁感強(qiáng)度方向夾角=30°,求此段圓弧電流受的磁力。場(chǎng)均勻方向恒定一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用均勻磁場(chǎng)中任意載流導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力＝相同電流的直導(dǎo)線均勻磁場(chǎng)中任意載流平面線圈所受的磁場(chǎng)力=0所受的磁場(chǎng)力推廣：一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用課堂練習(xí)1：如圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中，有一圓形載流導(dǎo)線，a、b、c是其上三個(gè)長(zhǎng)度相等的電流元，則它們所受安培力大小關(guān)系為：abcI一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用I1I2ABCDdl2dl1d載流導(dǎo)線AB單位長(zhǎng)度所受的力:3、平行載流導(dǎo)線間的相互作用力一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用平行反向載流導(dǎo)線之間的力會(huì)怎樣(方向、大小)?電流單位“安培”定義如下:真空中當(dāng)兩無(wú)限長(zhǎng)圓形AI1I2BCDdl2dl1截面平行載流導(dǎo)線相距1m，通以相同電流，單位長(zhǎng)度的相互作用力為2107N時(shí),導(dǎo)線內(nèi)電流為1安培.驗(yàn)證如下：當(dāng)I1=I2=1A一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用側(cè)視圖nabcdabFcdFBIaqFadFbcIIIl12l俯視圖cdFadFbcBaqaqnd載流線圈的法向載流線圈受磁力矩

其中：二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用(1)適用于在均勻磁場(chǎng)中任何形狀的載流線圈。(2)對(duì)Ｎ匝線圈：(3)合力：課堂練習(xí)2：長(zhǎng)直電流I2與圓形電流I1共面，并與其一直徑相重合（但兩者間絕緣），設(shè)長(zhǎng)直電流不動(dòng)，則圓形電流將

(A)繞I2旋轉(zhuǎn)；(B)向左運(yùn)動(dòng)；

(C)向右運(yùn)動(dòng)；(D)向上運(yùn)動(dòng)；

(E)不動(dòng).

I2

I1二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用1、載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)磁力所作的功載流導(dǎo)線AB在均勻磁場(chǎng)所受的磁力：三、磁力的功三、磁力的功F=BIl初、末位置磁通量的改變量:W=FslCDABIFA'B'AB在磁力作用下移動(dòng)到A'B'：結(jié)論：載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中移動(dòng)過(guò)程中，磁力作的功dW

=-Md2、載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁力所作的功×·M=BISsin載流線圈在磁場(chǎng)中受到的磁力矩：設(shè)載流線圈在磁力矩作用下偏轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度d

：三、磁力的功三、磁力的功結(jié)論：載流線圈在均勻磁場(chǎng)中移動(dòng)過(guò)程中，磁力作的功1、直流電動(dòng)機(jī)四、安培力的應(yīng)用舉例四、安培力的應(yīng)用舉例四、安培力的應(yīng)用舉例四、安培力的應(yīng)用舉例1、直流電動(dòng)機(jī)【說(shuō)明】

因安培力的力矩跟電流成正比，而螺旋形彈簧的扭矩與指針轉(zhuǎn)過(guò)的角度成正比，所以磁電式電表的表盤刻度是均勻的。2、磁電式電表四、安培力的應(yīng)用舉例四、安培力的應(yīng)用舉例3、電磁軌道炮四、安培力的應(yīng)用舉例四、安培力的應(yīng)用舉例~106g常規(guī)火炮彈頭的速度～2km/s。彈塊速度可達(dá)10km/s.電磁軌道跑：彈丸初速度大，無(wú)聲響，無(wú)煙塵，易操作，生存力強(qiáng)，可望用于反衛(wèi)星，反導(dǎo)彈，反裝甲與戰(zhàn)術(shù)防空。四、安培力的應(yīng)用舉例四、安培力的應(yīng)用舉例4、磁流體船四、安培力的應(yīng)用舉例四、安培力的應(yīng)用舉例B電流Bf海水進(jìn)水出水發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)IF電極沒(méi)