第20章-磁场对电流的作用2010.ppt

1、磁场对电流的作用,本章教学要求： 理解安培定律和洛伦兹力公式。了解磁矩的概念。 能计算简单几何形状载流导体和载流平面线圈在 均匀磁场中或在无限长直载流导线产生的非均匀 磁场中所受的力和力矩。能分析点电荷在均匀电场 和均匀磁场中的受力和运动。,本章重点： 安培定律,洛伦兹力。磁矩。 本章难点： 载流导体在无限长直载流导线产生的非均匀磁场 中所受的力。载流平面线圈在均匀磁场中所受的 力矩推导。,返回目录,下一页,上一页,第二十章 磁场对电流的作用,20.2 安培力磁场对载流导线的作用,20.3 均匀磁场对载流线圈的作用,20.1 磁场对运动电荷的作用,20.4 磁力作功,返回总目录,20.1 磁场

2、对运动电荷的作用,20.1.1 洛伦兹力,磁场对运动电荷的作 用力称为洛伦兹力,方向由右手螺旋法则判断,实验表明，磁场中电量为q,速度为v的电荷受到磁力为,式中,为运动电荷,的速度,与磁感应强度,的夹角。,与,组成的平面,F方向总是垂直于,(a),(b),返回本章目录,下一页,上一页,返回本章目录,下一页,上一页,20.1.2 带电粒子在磁场中的运动,返回本章目录,下一页,上一页,返回本章目录,下一页,上一页,带电粒子在非均匀磁场中的运动,磁聚焦,粒子 源A,接收 器 A,磁聚焦原理, 很小时,将一束发散角不大的带电粒子束，当它们在磁场B的方向上具有大致相同的速度分量时，它们有相同的螺距。经过

3、一个周期它们将重新会聚在另一点，这种发散粒子束会聚到一点的现象与透镜将光束聚焦现象十分相似，因此叫磁聚焦。,磁聚焦法测量荷质比,由阳极小孔射出的电子的动能为,应用 电子光学 , 电子显微镜等 .,返回本章目录,下一页,上一页,向右,方向向内,返回本章目录,下一页,上一页,即,方向向左,排斥力,20.1.3 霍耳效应,返回本章目录,下一页,上一页,返回本章目录,下一页,上一页,返回本章目录,下一页,上一页,20.2 磁场对载流导线的作用,一 安培定律,每个载流子受力,磁 场,返回本章目录,下一页,上一页,方向向内,思考,返回本章目录,下一页,上一页,方向向内,方向向上,方向向上,思考,返回本章目

4、录,下一页,上一页,提示,I1,a,L,I2,返回本章目录,下一页,上一页,方向如图,根据对称性,有,推广,I,X,Y,C,D,R,Y,返回本章目录,下一页,上一页,非直线电流在非均匀磁场中受力,两者绝缘,方向沿矢径向外,根据对称性,有,I1,I2,X,r,二 两个平行电流的相互作用力,返回本章目录,下一页,上一页,I1产生磁场,方向向内,方向向左,导线2每单位长度受力,同样可导出导线1每单位长度受力,I1,I2,返回本章目录,下一页,上一页,电流单位安培的定义,此时每根导线中的电流定义为,I=1安培,20.3 磁场对载流线圈的作用,闭合载流导线在均匀磁场中将受到一力矩作用,各边受力,方向向下

5、,方向向上,对O产生一个力矩,a,b,c,d,讨论：,/,a,d,定义线圈磁矩：,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,解：建立如图所示的坐标系,3如图4-9所示，盘面与均匀磁场B成角的带电圆盘，半径为R，电量Q均匀分布在表面上，当圆盘以角速度绕通过圆盘中心与盘面垂直的轴线转动，求圆盘在磁场中所受的磁力矩。,解：圆盘的电荷面密度为,取距圆盘中心r处，宽度为dr的圆环，则此圆环上的电量为,由于圆盘以角速度绕轴线转动，故圆环的等效电流为,电流dI所围的面积,的方向即为圆盘面积的法线方向。,20.4 磁力作功,返回本章目录,下一页,上一页,1载流导线在磁场中运动时磁力作功,返回本章目录,下一页,上一页,2载流线圈在磁场中转动时磁力矩作功,3.一般情况,磁力矩做正功时使 减小,