25磁场对载流导线的作用.ppt

1、1,上节课主要内容,带电粒子在磁场中受力,带电粒子在磁场中的运动,均匀磁场,非均匀磁场,安培环路定理,2,在匀强磁场中通电的金属导体上出现横向电势差,三、霍耳效应,1879年，(A.H.Hall),霍尔系数,3,霍耳效应的应用,故：对于半导体材料，可根据霍耳系数确定 半导体的类型和载流子浓度,多数载流子为电子,多数载流子为空穴,4,例.,在Hall效应实验中，已知导体的尺寸如图。电流为 I，磁感应强度为B，Hall电压为U,载流子电量q。,求(1)载流子的漂移速度,(2)每立方厘米的载流子数,(3)假定载流子是电子，在图上画出Hall电压的极性,解：,(1),(2),(3),5,而在dl 段中

2、共有nSdl 个载流子，所以受力之和为:,每一个载流子受的磁场力,安培定律,1.,8-6 磁场对载流导线的作用,一、 安培定律,6,3. 载流直导线在匀强磁场中所受安培力：,2.有限长载流导线L受磁力,7,4. 任意载流导线在均匀磁场中受力：,任意载流导线受的磁场力 等于 从起点到终点连的直导线通过相同电流时受的磁场力,例. 如图所示形状的导线，通有电流I，放在一个与均匀磁场B垂直的平面上，则此导线受到的磁场力的大小为 ，方向为 。,在板面内竖直向上,8,例.一半圆形导线处于一匀强磁场中，求它所受的安培力,已知：B ,I ,R,解法一：,方向：竖直向上,解法二：,如图取两对称电流元， 其所受安

3、培力如图示,9,它们力矩和为零,.,考虑左右两线段受力情况,线圈磁矩,二、磁场对载流线圈的作用(均匀磁场),10,11,1.均匀磁场中,载流线圈所受的合外力,2.均匀磁场中,载流线圈所受的合外力力矩,结论:,非稳定平衡,n,B,B,n,稳定平衡,12,式中的B 应理解为其它电流在I dl 处所产生的磁场,同理：,三、电流单位“安培”的定义,13,A,1、载流导线在均匀磁场中移动,四、 磁场力的功,14,2、载流线圈在磁场中转动,已知:,内放一矩形导线框,如图,它在外力作用下转动 d 角,求：转动过程中磁场力做的功,力矩的功,方向：,磁力的功：,注意：,恒定磁场不是保守力场，磁力的功不等于磁场能

4、的减少，而且，洛伦兹力是不做功的，磁力所作的功是消耗电源的能量来完成的。,一个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，则磁场力或磁力矩所作的功都可按=I 计算，,15,16,例,一半径为R=0.1m的半圆形闭合线圈，载有电流I=10A，放在均匀磁场中，磁场方向与线圈平行，已知B=0.5T，求,(1)线圈所受力矩的大小和方向,(2)若线圈受力矩的作用转到线圈平面与磁场垂直的位置，则力矩做功多少？,解: (1),方向：沿转轴向上,(2),磁力矩做功为,17,例.总匝数为N的均匀密绕平面螺线圈，半径由R1绕至R2，通有电流I，放在磁感应强度为B的均匀磁场中，磁场方向与线圈

5、平面平行，如图所示。试求：,(1)平面线圈的磁矩 (2)线圈在该位置所受到的磁力矩 (3)线圈在磁力矩作用下转到平衡位置过程中，磁力矩所做的功,18,解：,取半径为r，宽度为dr的细圆环线圈，匝数为：,细圆环线圈的磁矩：,方向：垂直板面向外,总磁矩：,方向：垂直板面向外,(1)平面线圈的磁矩,19,(2)线圈在该位置所受到的磁力矩,总磁矩：,方向：垂直纸面向外,磁力矩,方向：沿板面垂直磁场向上,20,(3)线圈在磁力矩作用下转到平衡位置过程中，磁力矩所做的功,磁力矩对半径为r，宽度为dr的细圆环线圈所作的功为：,磁力所作的总功：,例、一通有电流为I1的无限长直导线，放在如图所示的线圈abcd的

6、轴线上，线圈中的电流为I2。求作用在线圈上的力。,解：线圈上任一线元所受磁场力,两半圆线圈：,平行或反平行,ab、dc两直线圈受力如图，大小相等、方向相同,bc和ad两半圆线圈受力为零,21,例、如图，在面电流线密度为j 的均匀载流无限大平板附近，有一载流为I 、半径为R 的半圆形刚性线圈，其线圈平面与载流大平板垂直。线圈所受磁力矩为 ，受力为 。,无限大载流平面在右侧产生的磁场为：,线圈磁矩：,0,0,22,例、一带电粒子径迹在纸面内，如图所示。它在匀强磁场中运动，并穿过铅板，损失一部分动能。则由此可以判断出粒子（ ）,23,例、薄圆环内半径a，外半径b，可绕与环面垂直的轴O以的角速度逆时针旋转。现给该圆环均匀带电+Q,