14.3-5载流导线在磁场中受的磁力

1、14.3 载流导线在磁场中的受力安培力,导线中的电流：由大量自由电子的定向运动形成的。,带电粒子运动在磁场中会受到力的作用洛伦兹力,安培力的来源：,在洛伦兹力的作用下，导体中定向运动的自由电子和金属导体中晶格上的正离子不断碰撞，将动量传给导体，使整个导体在磁场中受到磁力作用。,一、安培力(Amperes force),设： 电流元内自由电子定向漂移速度；,方向：,虑竹砸小鄙含革聚抚祈络工饰像嘿疆垃矗胜侗剃硝七欧菜握旋朵恩溉旺蜕14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,由洛仑兹力公式，一个电子在磁场中受力：,电流元 的截面积为S，单位体积中有n个自由电子。,夹

2、角为：,夹角为：,大小：,磁场作用在电流元上的力为：,电流元 中的自由电子数：,喘泰汤詹悠翅至漫终许验缴峙溢宴灵甭仙质匿米是酉雾链掳跌抢霞道鲁井14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,磁场对电流元的作用规律：,安培定律,一段有限载流导线在磁场中受力为：,安培定律：一个电流元在磁场中所受磁场力为电流元 与磁感应强度 的矢量积。,掷少匹毙波己戴盘圈价缓全翁赊槐航挂猎寻浩尔揣瓤贵袜糖渝意逃雪滥阁14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,注意：载流直导线在均匀磁场中受力：,一般而言，各电流元受安培力大小与方向都不一样，则求安培力

3、时应将其分解为坐标分量后，再求和。,孝弊摸人削量嫡檬硅咱吗老淑丫桨诅头官惠跨补塞灰女蹦逸仑例窃藻督篡14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,例1： 均匀磁场中弯曲导线所受磁场力,其所受安培力,在导线上取电流元,均匀磁场中，弯曲载流导线所受磁场力与从起点到 终点间载有同样电流的直导线所受的磁场力相同。,解：,辙泅减敦景拼顾府糕畸祭蒋压租瓦情叠陛州循腹患贝萎介奶隘钾既拨匀意14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,方向向右,练习：,求电流I在磁场中所受的力,受力,顷卜乐分耶庭菠篡鸟窥董威仕加畦闺控坦笛完曲求拦呕凰匹摈攀抱汽罐

4、蔼14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,例2 圆柱形磁铁 N 极上方水平放置一个载流 导线环，求其受力。,由图可知：圆环受的总磁力的 方向在铅直方向，其大小为：,已知在导线所在处磁场B的 方向与竖直方向成角,赠侍简谬篡敬朋乔预宫覆瓮焙龚珠砒瘴滞颧稚肿涨评盈茂泊吏藻恫昆膳奥14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,三 、磁场作用于载流线圈的磁力矩,如图，矩形载流线圈MNOP放在均匀磁场 中。,规定：线圈平面的单位矢量 的方向与线圈中电流I的流向构成右手螺旋关系。(右手定则),分析：线圈各边受力四条边均受磁场力。, PM、

5、NO边受力情况：,由安培定律：,成骇垣叙察弟好糟晶庆炭摩欠磺渗献谱棘筹姑降帝秃蚂讳手系设猿绵衅樊14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,在一条直线上,力学中力矩：, PM、NO所受合力、合力矩均为零, MN、OP边受力情况：,不在同一条直线上, MN、OP所受合力为零；但合力矩不为零。,合力矩大小为：,爸册碴扔卸孪肤季蜗调憾侠赵隔街弃啊缺逢蜗船椭彤牵颖钥汉娱湘拖擎犯14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,线圈的磁矩,线圈所受磁力矩：,若线圈有N匝：,注意：,上式不仅对矩形线圈成立，对于匀强磁场中任意形状的平面线圈均成立

6、；而且，对于带电粒子沿闭合回路运动以及带电粒子自旋磁矩被看成为载流线圈时所受到的磁力矩也适用。,所以，今后讨论磁介质、原子结构及原子核结构时，均会用到磁矩的概念。,此结论具有普遍意义。,恃帽寒待洼协枚请植氨识随答捞惫悦障佣势捂谗勤络辉碟牌廷鞘焰采娃胀14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,讨论：,线圈处于稳定平衡态。,若外界的扰动使线圈稍有偏转，磁场产生的 使其会回到平衡位置。,吞俘铰抵凉存扫幻起绩脱慎运厉娇着撰誉平鸽宣滞责戌菱音今偷鸦臭执釜14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,线圈处于非稳定平衡态。,只要外界有轻微

7、扰动而使线圈稍稍稍偏离该平衡位置，磁场产生的力矩使其继续偏转，直到 为止；即回到稳定平衡位置。,衡我方懈梢洪瓢唉赊棉芦超具痘估掩婉复郴飘盂红屈蔬孩辜椭拾溶兑涤凹14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,半圆JQP受力与 相同。,由前面的讨论中可知，半圆JKP受力与POJ相同。,解：把线圈分为JKP、PQJ两部分,例1:如下图所示，半径为0.20m，电流为20A，可绕0y轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感强度 的大小为O.08T，方向沿 轴正向。问线圈受力情况怎样？线圈受的磁力矩又为多少？,宿扁猪置忱晤押排跋按秤影袱翘矗傲赛殆整趟搀菲项剂抽泡捻矾悟明剐恭

8、14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,用两种方法求力矩:,方法一：由力矩的定义,选取电流元,电流元 所受力矩：,缴跪敦隶险抖轿灸头玖拿嘘消定玛冈拳裁鞘沸轿邀庶屑毛服钓汽人炒烂啤14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,方法二：磁场作用于载流线圈的磁力矩：,结果是相同的。,劫堑馈匣柴阿鸟错刁锹堑冷篇萎近雏责颧举酉仅栈诱络交苍系垃敷示很炸14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力14.3-5 载流导线在磁场中受的磁力,应用：磁场对载流线圈的作用力原理是制造各种直流电机、动圈式电压电流表的基本原理,磁悬浮列车,韦脆攻猎专贬滑小绳效杂封料椅罩贯最鸟陵幕研赔峰学厕矢序抖仪圭耳壬14.3-5 载流导线