電磁學-10-磁場對載流導線的作用

1、01 載流導線受的磁力?02 電流強度單位03 磁場對載流線圈的作用?04 磁力的功,,第十講,磁場對載流導線的作用,01 載流導線受的磁力,通電導線放在磁場B中，在導線上選取電流元,電流元上的載流子以相同的平均速度 運動,電流元上載流子數目,一個載流子受到的洛倫茲力,電流元受到的力,—— 電流元受到的安培力,,—— 電流元受到的安培力,—— 電流元 磁感應強度 安培力 之間

2、滿足右手螺旋法則,一段通電導線受到的安培力,—— 安培定律,,Oxy平面任意形狀的一段導線處于均勻磁場B中 通有電流I，a、b之間距離L，計算電流I所受的安培力,? 導線上電流元,電流元受到的安培力,載流導線受力,,—— 與長度為L的直導線 受到的安培力相同,載流導線受力,—— 均勻磁場中 任意形狀的閉合載流回路 受到的安培力為零,,,在一個圓柱形磁鐵N極的正上方

3、水平放置一個通有 電流I、半徑為R的導線環(huán)。磁感應強度B在導線環(huán)各處的 方向都和豎直方向成?角。計算導線環(huán)受的磁力,? 選取電流元,—— 垂直向里,受到的安培力,—— 在紙面內,導線環(huán)受到磁力,導線環(huán)上各點的磁場和導線環(huán)電流具有軸對稱性,,無限長載流直導線I1，在其平面內的剛性等腰梯形CDEF 導體線框中通有電流I2 計算等腰梯形CDEF線框受到的安培力,? 無限長載流直導線的磁場,導線右方區(qū)域 —— 方

4、向向里,—— 線圈受到的力分四段計算,—— DC上各點的B相等,—— EF上各點的B相等,CE線段電流元 受到的磁場力,DF受到的安培力,線圈受到安培力,CE受到的安培力,,02 電流強度單位,國際單位制中，電流強度單位是根據真空中一對相互平行的無限長直載流導線之間的作用力來定義,電流元 受到的安培力大小,電流1上單位長直導線受到安培力,電流2上單位長直導線受到的安培力,電流強度單位的定義,真空中載有等量電流 I相距1m

5、的一對相互平行的長直導線,每根導線中的電流強度為1A,單位長度上的作用力為 時,同時規(guī)定了,,03 磁場對載流線圈的作用,—— 載流平面環(huán)路在均勻磁場中受到的力矩,ad和bc受到力 —— 大小相等方向相反在一條直線上,—— ab和cd邊受力大小相等，方向相反，不在一條直線上,—— 兩個力始終垂直于磁感應強度方向 ?,對轉軸OO’的力偶矩,—— 垂直向外,—— 載流線圈的磁矩,磁力矩,,當,—— 非穩(wěn)定平衡狀態(tài),—— 穩(wěn)定平

6、衡狀態(tài),當,—— 磁場中線圈的運動總是轉向磁矩指向磁場的方向 ?,任意形狀的載流平面回路 —— 看作是許多非常小 矩形平面回路構成,磁力矩,任何帶電粒子—— 繞某個點__或軸的運動形成一個電流環(huán)—— 具有磁矩,,3 磁力矩做的功,載流線圈___磁矩___在磁場中受到力矩作用,—— 磁力矩做的功等于 磁矩的勢能

7、變化,—— 磁力矩做功引起磁矩狀態(tài)變化,磁矩從角度?1增大到角度?2 —— 磁力矩做的功為負,選取 為勢能零點,—— 勢能最大,—— 勢能最小,,? 磁力矩對線圈做的功,線圈在兩個位置時穿過線圈的磁通量,磁力矩對線圈做的功,,量子力學研究表明電子具有自旋 —— 具有磁矩—— 在外磁場中電子的磁矩取向是量子化的,—— 與外磁場的夾角,—— 只能取兩個方向,—— 電子的自旋軸繞外磁場的方向做進動,電子的磁場勢能,,,

8、一平面線圈由半徑R=0.2 m的1/4圓弧和相互垂直的二直 線組成，通以電流I=2.0 A，把它放在磁感強度為B=0.5 T 的均勻磁場中，求： 1) 線圈平面與磁場垂直，圓弧段 所受的磁力 2) 線圈平面與磁場成60°時，線圈所受的磁力矩,? 平面線圈ACD 位于均勻磁場_與磁場垂直,圓弧段 受的磁力與線段 的相等,1) 線圈平面與磁場垂直，圓弧段