第4次-安培定律-12.ppt

一段直线电流(所在点离直线电流(或延长线)r，和起、终点连线与电流夹角,磁感强度基本公式小结,圆形电流轴线上（半径R，点到圆心距离x）,圆弧形电流圆心处（半径R，弧形电流所张圆心角）,直螺线管轴线上（单位长度匝数n，点与起、终端管壁连线与轴夹角1、2）,1,“无限长”直线电流,“无限长”均匀载流圆柱面（半径R）,“无限长”均匀载流圆柱体（半径R）,“无限长”直螺线管,环形螺线管,无限大载流平面,B,r,B,B,r,r,R,R,2,7-7带电粒子在电场、磁场中运动洛伦兹力,一、带电粒子在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力（洛伦兹力）,运动电荷在电场和磁场中受的力,3,二带电粒子在磁场中运动举例,1回旋半径和回旋频率,4,2磁聚焦,（洛伦兹力不做功）,洛伦兹力,与不垂直,螺距,5,应用电子光学，电子显微镜等。,6,1质谱仪P264,三带电粒子在电场和磁场中运动举例,7,质谱仪的示意图,2回旋加速器P265,1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室。,此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获诺贝尔物理学奖。,8,3霍耳效应,9,10,霍耳效应的应用,（2）测量磁场,霍耳电压,（1）判断半导体的类型,11,7-8安培定律磁场对载流导线的作用,一、安培定律（其地位、性质类似于B-S定律）,安培力,大小,方向判断,电流元在磁场中受到的磁力,载流导线受到的磁力,12,结论,1、载流直导线,取电流元,受力大小,方向,积分,方向,均匀磁场中载流导线所受安培力,13,讨论,14,2、任意形状导线,取电流元,受力大小,方向如图所示,建坐标系取分量,积分,15,推论：,任意形状闭合载流线圈受合力为零,在均匀磁场中,练习：,如图，求半圆导线所受安培力,方向竖直向上,16,导线1、2单位长度上所受的磁力为:,平行电流的相互作用力,扩展：1、电流的定义；2、作业9-24,17,18,例：,已知：,解:,求一无限长直载流导线的磁场对另一直载流导线ab的作用力。,非均匀磁场中载流导线所受安培力,方向竖直向上,垂直ab向上（更准确）,取电流元,例1在磁感强度为B的均匀磁场中，有一圆形载流导线，a、b、c是其上三个长度相等的电流元，则它们所受安培力大小的关系为：,安培定律的应用,20,解取一段电流元,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。,21,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。,22,*例3、如图所示在一无限长载流导线旁边放置一个三角形线圈，两者在同一平面内，求三角形线圈各边所受磁力。,解：无限长载流导线在ab段上激发的磁场大小：,方向垂直纸面向里,ab段载流导线所受磁力为,方向如图,23,同理I1在bc段上电流元I2dl处产生的磁场为,(r为I1离I2dl的距离),方向垂直纸面向里,bc段I2dl所受磁力为,bc段上各电流元所受磁力方向相同,方向如图,24,ca段导线所受磁力大小为,方向如图,25,26,*例4半径为R载有电流I2的导体圆环与电流为I1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Rd两者间绝缘，求作用在圆电流上的磁场力。,O,27,解：,O,28,29,二、磁场对载流线圈作用的磁力矩,30,如果线圈为N匝,*在非均匀磁场中，载流线圈除受到磁力矩外，还受到磁力的作用。,*上述公式适用于任何形状的平面线圈。但必须是均匀场。,31,讨论,32,33,例1、长直电流与圆形电流共面，并与其一直径相重合，但两者绝缘，如图。设长直电流不动，圆形电流将如何运动？,若（2）9-13,34,（1）,例2、如图，在一固定的载流大平板附近有一载流小线框能自由转动或平动。线框平面与大平板垂直。大平板的电流与线框中电流方向如图所示。,则通电线框的运动情况对着大平板看是：(A)靠近大平板(B)顺时针转动(C)逆时针转动(D)离开大平板向外运动,35,例3、把通电的直导线放在蹄形磁铁磁极的上方，如图所示。导线可以自由活动，且不计重力。当导线内通以如图所示的电流时，从上往下看导线将,(A)不动顺时针方向转动逆时针方向转动，然后下降(D)顺时针方向转动，然后下降(E)逆时针方向转动，然后上升,36,*例4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。,如图由于对称性，圆环受的总磁力的方向只在铅直线圈平面方向，其大小为：,解：圆环上电流元Idl所受磁力大小,方向如图,37,真空中同一平面内，有两个置于不同位置的电流元和，它们之间相互作用力大小相等方向相反的条件是，它们之间相互作用力满足牛顿第三运动定律的条件是,两个电流元平行放置，两个电流元平行放置且它们中点的连线与它们垂直,38,稳恒磁场基本内容小结,39,40,课堂作业如图所示，一根长直导线载有电流，矩形回路载有电流。试计算作用在回路上的合力。已知d=1.0cm，b=8.0cm，l=0.12m。,41,2.载流线圈在磁场中转动时,三、磁力的功,1.载流导线在磁场中移动时,42,例,一半径为R的半圆形闭合线圈，通有电流I，线圈放在均匀外磁场B中，B的方向与线圈平面成300角，如右图，设线圈有N匝，问：,（1）线圈的磁矩是多少？,解,（1）线圈的磁矩,与磁场方向成600夹角,（3）图示位置转至平衡位置时，磁力矩作功是多少？,（2）此时线圈所受力矩的大小和方向？,43,可见，磁力矩作正功