《大学物理下教学》稳恒磁场

1、哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt带电粒子在磁场中所受作用及其运动带电粒子在磁场中所受作用及其运动BqF vxyzo+qvBFBqEqFv运动带电粒子在静电场和磁场中受到的作用力：运动带电粒子在静电场和磁场中受到的作用力：洛伦兹力洛伦兹力磁力对运动带电粒子所作的功恒等于零。磁力对运动带电粒子所作的功恒等于零。哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动RmBq200vvqBmR0vB0v如qBmRT220v哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑p

2、ptI+ + +- - -P 型半导体型半导体+-HUBmFdv判定半导体材料的类型判定半导体材料的类型mF+ + +- - - N 型半导体型半导体HU-BI+-dv哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用在载流导线上任取一电流元，此在载流导线上任取一电流元，此电流元在磁场中所受的安培力：电流元在磁场中所受的安培力：BlIFdd 一段任意形状的载流导线所受的磁力：一段任意形状的载流导线所受的磁力：LLBlIFFdd安培定律安培定律载流导线不可能产生作用在导线自身上的力。载流导线不可能产生作用在导线自身上的力。哈尔滨工

3、程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt（1）若作用在各电流元上的安培力的方向都相同：）若作用在各电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哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt例例1、在在xy平面上有一根形状不规则的载流导线，电流平面上有一根形状不规则的载流导线，电流为为I。磁感应强度为磁感应强度为B的均匀磁场与的均匀磁场与xy平面垂直。平面垂直。求：作用

4、在此导线上的磁场力。求：作用在此导线上的磁场力。 yxOPIl哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt解：解： yxOPIdFlBIFddxBIlBIFFyBIlBIFFyxdcosdcosdddsindsinddBlIFddBIlxBIFFyBIFFlLyyLxx000dd0ddjBIlF哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑pptLBlIFdBlIL)d(Bl I推广到一般情况：均匀磁场推广到一般情况：均匀磁场B中，中，哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt 例例2、无限长载流直导线无

5、限长载流直导线I1附近，有另一段长为附近，有另一段长为b的载流导线的载流导线I2，仰角为仰角为 ，且与，且与I1共面。共面。求求I2所受的磁场力。所受的磁场力。aI1I2 x哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt解：解：aI1I2dl xdFoxlBlIFdd2xIB210方向：方向： lxIIlBIFd2dd2102cosddxl cos210cosd2dbaaLxxIIFF)cos1ln(cos2210abII哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑pptxyO2I1IdR例例3、一无限长载流直导线一无限长载流直导线I1与

6、一半径为与一半径为R的圆电流的圆电流I2处于同一平面内，直导线与圆心相距为处于同一平面内，直导线与圆心相距为d，且且R /2 = /2 /2 =0pmpmpmpm哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt磁力的功磁力的功1. 载流导线在磁场中运动时磁力所作的功载流导线在磁场中运动时磁力所作的功假定电流假定电流I保持不变，保持不变，BIlF aaBIlaaFAdaBl 00taaBlabdIc ablFIAtdaBl 哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt2. 载流线圈在磁场内转动时磁力所作的功载流线圈在磁场内转动时磁力所作

7、的功设法使线圈中的电流维持不变。设法使线圈中的电流维持不变。sinBISM ddMAdsinBISa(b)enF2 d Bd(c)F2)cosd(BSII d哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑pptIIIA)(d1221推广：任意的闭合电流回路，在磁场中改变位置推广：任意的闭合电流回路，在磁场中改变位置或形状时，如果保持回路中电流不变，则磁力或或形状时，如果保持回路中电流不变，则磁力或磁力矩所作的功都可按上式计算。磁力矩所作的功都可按上式计算。哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt例例4、半径为半径为R的半圆线圈，载有电

8、流的半圆线圈，载有电流I，放在均匀放在均匀磁场磁场B中，中，求：求：1. 线圈在此方位所受的磁力矩？线圈在此方位所受的磁力矩？ 2. 在磁力矩作用下线圈转在磁力矩作用下线圈转 /2，磁力的功？，磁力的功？RBI哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑pptBpMm解：IApmMIRB2221)021(RBIRBI221RBIM哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑pptIlHLdH矢量的环流只和传导电流有关，而在形式矢量的环流只和传导电流有关，而在形式上与磁介质的磁性无关。上与磁介质的磁性无关。有磁介质时的安培环路定理有磁介质时的安

9、培环路定理磁介质中的磁场磁介质中的磁场 磁场强度磁场强度HB)1(m0HHBr0)1 (mr令相对磁导率相对磁导率哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt0I0I例例1、长直螺旋管内充满均匀磁介质，通有电流长直螺旋管内充满均匀磁介质，通有电流 ， 单位长度的匝数为单位长度的匝数为n。求：管内的磁感应强度。求：管内的磁感应强度。0I哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑ppt解：解：IlHLd0nlIHl 0nIH 0r0r0nIHB哈尔滨工程大学理学院哈尔滨工程大学理学院六六 稳恒磁场稳恒磁场编辑编辑pptII例例2、长直单芯电缆的芯是一根半径为长直单芯电缆的芯是一根半径为R