2016物理下课件-8恒定电流磁场

张 磁场对载流线圈的作用磁力矩16年3月9 大学物理(下 d12

0I1I2dl2(dl112r2rˆ

指向电流元电流之间的相互作用：电 316年3月9 d12

0I1I2dl2(dl112r2r !

12

dB!

rr磁场中电流元Idl所受d12I2dl2

磁场（也称 力16年3月9 大学物理(下 BBdFIdl dBBdFIdl意义:磁场对电流元作用的力，在数值上等于电流 的大小、流元所在处的磁感强度B大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角的正弦之乘积,dF垂直于Idl和B所组成的平面,且dF IdlB同向有限长载流导线所受 llFdFIdlll16年3月9 大学物理(下 例：已知 和 取一段电流元dFIdl结论:任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力,与其始结论: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0

dFIo

P Fx

0dyFy

dFy

BIldx0!0FFy16年3月9 大学物理(下 平行电流间的相互作

， 定律得其受力 df12I2dl2 AB中的电流I1

处产生

I2场大小则有

0B1

方向如

216年3月9 因为导线上任一电流元所受力的大小、方向均相等，导线CD上单位长度受df12df12 BI !A同理得导线AB上单位长度受

DI2dl2d𝑓↓21/𝑑𝑙↓1=𝜇↓0𝐼↓1𝐼↓2

方向如

C

16年3月9 大学物理(下 在真空中相距1 的两条无限长平行直导线各通以相同的电流，当导线上每米长度受力

df21

0I1I恰

强度各为 （A）由此规定可真空磁导

N01A1A016年3月9 大学物理(下 0如图：如图：均匀磁场中有一矩形载流线圈MN PMIBF12FN12F4BnF3FFi!4!16年3月9 大学物理(下 l2 l1

!!nBBMPINF4!BBMPINF4!MBIS

MInnMNIS!Inn

B !!16年3月9 大学物理(下 1） 方向与B相++++++++I+++++ +++++++++B0!,M..I......F.... π,MI.FBπ,M216年3月9 大学物理(下 结论:均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所!//B,

F0,!MF0,!Mm!! !!!NIS!n

MMmax

π/ 与I成右n16年3月9 大学物理(下 电磁力形成逆时针方向的电磁转矩线圈在电磁力形成的电磁转矩作用下继续逆时针方 Fudan 例：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，MNBIS

π

,MMNBIS500.052(0.2)2NM 如果是任意形状载流线圈，结果如何16年3月9 大学物理(下 （2） 线圈的运 线圈的运 FF磁力矩16年3月9 大学物理(下 四、磁力的设一均匀磁场B垂直纸面向外，闭合回路abcd的边ab可沿da和cd滑动，ab长为l，电流I，ab边受FBI

IB IB

F ab边运动到a/b/位置时作的

AFBIl IBIBSIB

Fm即：功等于电流乘以磁通量的增量

AIm Fudan 2、载流线圈在磁场内转动线圈法线n与B之间的夹角从变为+f/f MBIS f2 f2则M作功，使所以线圈转动ddAM BISsinBISd(cos)Id(BScos)I当线圈从1位置角转到2AIdm Fudan 2AIdmI(21)其中1、2分别是在1位置和2位置时通过线圈的磁通量。在匀强磁场中，一个任意载流回路在磁场中改变位置或改变A3、对于变化的电流或1A 1A 2 A

2Md Fudan 当θ=30o时线圈每边受到 力以及线圈所受的磁力矩线圈从θ=30o转到平衡位置时，磁场力所做的功 A

φ

z Rz RN已知在导线所在处磁场B方向与竖直方向成 由图可知：圆环受的总磁力方向在竖直方向，其大小为FF dF

IBsin2RIB16年3月9 大学物理(下 IyBQoRKxzP 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IyBQoRKxzP解把线圈分为JQP和PKJ两部

BI(2R)kFPKJBI(2R)k以Oy为轴 所受磁力矩大dMxdFIdlBx

xRsin,

16年3月9 大学物理(下 ByJdMxdFByJxKRoQIxRsin,dlxKRoQIxxdMIBR2sin2MIBR

Pz2πsin2dPzMIBπiIπR!ISkIiIπR

!BM

BIπR2Bk! 216年3月9 大学物理(下 例：半径为R载有电流I2 的导体圆环与电流为I 的长直导放在同一平面内（如图），直导线与圆心相距为d，且Rd两者间绝缘 .dI1Oy.dI1OyRI2x2πddFBIdl

0 dRdldF0I1I2 dR16年3月9 大学物理(下 dF dFcos

0I1I

Rcosd 2π dRcosdF dFsin

0I1I

Rsind 2π dRcos0I1I2 2πcosd . Fx

dR

II d

F0I1I2 2π 0

dRI2I16年3月9 大学物理(下

0I1I22π

2πcosd dRcos

II(1 d2 0I1I2d2

. Fy

2π

dRcos I1

I2dld2FFxi0I1d216年3月9 大学物理(下

O I2力的微观解导体侧向漂导线导体侧向漂运导与晶格上正离导与晶格上正离碰q0 动 16年3月9 大学物理(下 从微观到宏观理

q, 设导体单位体积有n个载流子，电量为q元IdlSdNndV!每个载流子所受