磁场对电流的作用课件

第十四章磁场对电流的作用14－2磁场对载流导线的作用14－3磁场对载流线圈的作用

14－4

磁力的功14－1磁场对运动电荷的作用14－5磁介质中的安培环路定理一、洛伦兹力14－1磁场对运动电荷的作用

带电粒子在磁场中运动时，

垂直于与所组成的平面，其方向由右手螺旋法则确定。注意：洛伦兹力不做功。不能改变带电粒子速度大小，只能改变速度方向。洛伦兹因创立电子理论获1902年诺贝尔物理学奖。二带电粒子在磁场中的运动1.匀速直线运动匀速圆周运动3、与成任意夹角螺旋线运动螺距应用电子光学,电子显微镜等.磁聚焦在均匀磁场中某点A

发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦.洛伦兹力演示磁镜.磁瓶磁约束在受控热核反应中，采用磁瓶将等离子体约束在一定范围内。地磁场范艾伦辐射带（1958年）三磁场与电场对带电粒子的作用的对比作用对象静止、运动电荷运动电荷作用效果改变电荷速度大小、方向改变电荷速度方向作用方向做功与否做功不做功螺旋线运动匀速直线运动匀速圆周运动匀变速直线运动

抛物线运动

与成夹角

抛物线运动电荷运动情况例：如图，电子

，质量m，求其受力而产生的加速度。1带电粒子在电场和磁场中所受的力四带电粒子在电场和磁场中的运动霍耳效应2.霍耳效应（1879年）I霍耳电压霍耳系数++++

+

+

-----I++++---P型半导体+-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+++---N型半导体-I+-S一安培力安培定律洛伦兹力

由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力，即安培力.

安培定律

磁场对电流元的作用力14－2磁场对载流导线的作用安培定律有限长载流导线所受的安培力

安培定律

（1820年12月）思考ABCo根据对称性分析解例1

如图一通有电流的闭合回路放在磁感应强度为的均匀磁场中，回路平面与磁感强度垂直.回路由直导线AB和半径为的圆弧导线BCA组成，电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力.ACoB因由于故PL解取一段电流元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.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.OdR例

半径为载有电流的导体圆环与电流为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R<d两者间绝缘,求作用在圆电流上的磁场力.解.OdR.根据对称性分析二电流的单位两无限长平行载流直导线间的相互作用国际单位制中电流单位安培的定义在真空中两平行长直导线相距1m

，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为时，规定这时的电流为1A

（安培）.

问若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？例：如图所示，平行放置在同一平面内的载流长直导线，要使AB导线受的安培力等于零，则x=（）。A．；B．；C．；D．II2IxaAB解：A

M,N

O,PMNOPI一磁场作用于载流线圈的磁力矩如图均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP14－3

磁场对载流线圈的作用磁场对载流线圈的作用线圈有N匝时MNOPI

M,N

O,P与

成右螺旋磁矩结论: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0pqq==稳定平衡非稳定平衡讨论IB.....................IBB++++++++++++++++++++++++

I稳定平衡不稳定平衡1）方向与相同2）方向相反3）方向垂直力矩最大

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？解得例2：如图，半圆形闭合回路，半径为R,电流为I，求它在均匀磁场中所受力矩。例已知载流圆线圈中心处的磁感强度为B0，此圆线圈的磁矩与一边长为a通过电流为I的正方形线圈的磁矩之比为2∶1，求载流圆线圈的半径．解：设圆线圈磁矩为p1，方线圈磁矩为p2

二磁电式电流计原理

实验测定

游丝的反抗力矩与线圈转过的角度成正比.NS磁铁14-4磁力的功（2）关于洛伦兹力不做功的问题洛伦兹力起了能量转换者的作用，洛伦兹力做功为零表示了能量的转换和守恒。做负功，获得电源能量做正功，将电源能量转化为机械能磁化电流IS：因介质磁化而在其表面产生的等效电流。传导电流I：因自由电荷在导体中定向运动产生的电流。14－5

磁介质中的安培环路定理磁介质一、磁介质：放入磁场发生磁化从而影响原磁场的物质。例：顺磁质磁介质相对磁导率（各向同性磁介质）单位：A/m磁场强度磁导率解题步骤：在稳恒磁场中，磁场强度沿任一闭合路径的积分值，等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和.三、磁介质中的安培环路定理

二、磁介质中的高斯定理顺磁质抗磁质铁磁质（非常数）相对磁导率真空顺磁质抗磁质铁磁质真空I

例有两个半径分别为和的“无限长”同轴圆筒形导体，在它们之间充以相对磁导率为的磁介质.当两圆筒通有相反方向的电流时，试求（1）磁介质中任意点P

的磁感应强度的