第07章 稳恒磁场02-安培力、磁力矩.ppt

1 第七章稳恒磁场 7 1电流与电动势7 2磁场磁感应强度7 3毕奥 萨伐尔定律7 4安培环路定理7 5磁场载流导体的作用7 6磁介质对磁场的影响7 7铁磁质 2 7 4安培环路定理 对于载流长直导线外 若选某一条磁力线为闭合回路 则 一 安培环路定理 真空中磁感应强度沿任一闭合回路的线积分 数值上等于该闭合回路所包围的所有电流的代数和乘以真空磁导率 与回路的形状和回路外的电流无关 3 1 单根载流长直导线 以长直导线为例 证明上述定理 设闭合回路为圆形回路 与成右螺旋 若回路绕向化为逆向时 则 4 与成右螺旋 2 单根载流长直导线对任意形状的回路 5 3 电流在回路之外 6 安培环路定理 4 多根电流情况 7 说明 安培环路定理 真空的稳恒磁场中 磁感应强度沿任一闭合路径的线积分 等于该闭合路径所包围的所有电流的代数和乘以真空磁导率 电流正负的规定 与成右螺旋时 为正 反之为负 例 8 二 安培环路定理的应用举例 进行磁场分布的对称性分析 根据磁场分布的对称性选择合适的闭合回路 应用安培环路定理进行计算 解题步骤 合适的闭合回路 安培环路 的选择 2 当回路经由非所求磁场时 使得回路上各点的磁感应强度 或 1 当回路经由所求磁场时 使得回路上各点的磁感应强度大小相等 即 且 9 无限长载流螺线管内部磁场处处相等 外部磁场为零 2 选回路 磁场的方向与电流成右螺旋 例1求长直密绕螺线管内磁场 1 对称性分析 螺旋管内为均匀场 方向沿轴向 外部磁感强度趋于零 即 解 10 当时 螺绕环内可视为均匀场 例2求载流螺绕环内的磁场 2 选择合适的闭合回路 顺时针方向旋转的同心圆 令 解 1 对称性分析 环内线为同心圆 环外为零 11 例3无限长载流圆柱体的磁场 对称性分析 选则合适的闭合回路 解 12 的方向与成右螺旋 13 第七章稳恒磁场 7 1电流与电动势7 2磁场磁感应强度7 3毕奥 萨伐尔定律7 4安培环路定理7 5磁场载流导体的作用7 6磁介质对磁场的影响7 7铁磁质 14 一 磁场对载流导线的作用 安培定律 导线中运动的电荷受到洛仑兹力的作用 安培力 导线上的电流元在宏观上看受到磁场的作用力 7 5磁场对载流导体的作用 15 有限长载流导线所受的安培力 安培定律 16 根据对称性分析 解 例1如图一通有电流 半径为的半圆形导线放在磁感应强度为的均匀磁场中 导线平面与磁感强度垂直 求磁场作用于导线的力 17 因 18 取一段电流元 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 解 19 如图均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP 二 磁场对载流线圈的作用 磁力矩 20 线圈有N匝时 21 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 22 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 23 霍耳效应 三 霍耳效应 当磁场方向与电流方向垂直时 在与磁场和电流方向都垂直的载流导体两侧之间会出现电势差 这种现象称为霍耳效应 出现的电势差称为霍耳电势差 24 霍耳电压 霍耳系数 25 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 解 得 26 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 27 28 四 磁电式电流计原理 实验测定 游丝的反抗力矩与线圈转过的角度成正比 磁铁 选讲 29 第七章稳恒磁场 7 1电流与电动势7 2磁场磁感应强度7 3毕奥 萨伐尔定律7 4安培环路定理7 5磁场载流导体的作用7 6磁介质对磁场的影响7 7铁磁质 30 7 6磁介质对磁场的影响 能够对磁场有影响的物质称为磁介质 一 磁导率 实验表明 相对磁导率 磁导率 表示磁介质磁化对磁场的影响 31 磁介质的分类 32 二 磁化机理 1 顺磁质磁化 热运动分子磁矩无规则排列 不显磁性 产生附加磁场 与外场同方向 33 2 抗磁质磁化 由电子进动产生感生磁矩引起的 当时 在dt时间内 感生磁矩 力矩 34 三 有磁介质时的安培环路定理 根据真空中的安培环路定理 有 引入辅助矢量 安培环路定理可以写成 35 第七章稳恒磁场 7 1电流与电动势7 2磁场磁感应强度7 3毕奥 萨伐尔定律7 4安培环路定理7 5磁场载流导体的作用7 6磁介质对磁场的影响7 7铁磁质 36 1 起始磁化曲线 随H变化 一 磁化曲线 7 6铁磁质 37 二 磁滞现象和磁滞回线 Br 剩磁 Hc 矫顽力 铁磁质中B的变化总是落后于外加磁场H的变化 磁滞现象 居里温度 38 2 铁磁质的磁化机理 磁畴理论 当时 相邻原子间的电子存在很强的交换作用 形成一个小小的自发磁化区域 磁畴 当时 磁畴转向外场方向排列