第七章_恒定电流的磁场摘要.ppt

例3.一长直导线通有电流 I=20A，旁边放一直导线ab，通有电流 ，它与前者的位置关系如图所示。求导线ab所受作用力。 I b a ××　×　 × 解： ab所受的力是I 的 对 的作用力， 由于各 同向， x 1cm 10cm 电流元所受的作 用力大小为 三.磁场对载流线圈的作用 合力为零 ⊙ 合力为零，但不在同一直线上 a b c d 力偶 1.载流线圈在均匀磁场中所受的力与力矩 I 力矩： ⊙ × a(b) d(c) I 俯图： 合力矩： ⊙ 线圈所受的磁力矩 令 ( 为线圈面积) ，则 载流线圈在均匀磁场中的受力情况： 2.讨论 ①上式既适于矩形线圈，也适于任意形状的闭合线圈。 ②当 ，线圈处于稳定平衡状态。 ④当 线圈处于非稳定平衡状态。 ③当 磁力矩总是使磁矩 转到磁感强度 的方向。 结论： 使? 减小。 ⊙ × a(b) d(c) I ③洛仑兹力 复 习 ④安培定律 ⑤平面载流线圈在均匀磁场中 ①长直螺线管 ②螺绕环 3.线圈磁矩 大小： 方向： 由右手螺旋法则确定 I 当线圈为N匝时， S ⊙ 例1.一半径为R的圆形线圈，可绕与直径重合且与 垂直的 轴转动，线圈中通有电流 I，放在匀强磁场 中，磁场方向与线圈平面平行，如图。求线圈所受的对 轴的力矩。 A O I 解： 法一、 取电流元 ， 大小： 方向： ⊙ 磁力矩元大小： 用微元叠加法 其受力 方向： 沿 轴向下 由于各电流元所受的力矩方向均相同，故线圈所受的磁力矩： 大小： 方向： 沿 轴向下 法二、 由公式 的方向： 的大小： 方向： 沿 轴向下 A I 分析： q → I dI I 解： 取环带为元，环宽dr， 磁矩元大小： r dr 例2.一半径为R的薄圆盘，放在磁感强度为 的均匀磁场中， 的方向与盘面平行，如图所示。圆盘表面的电荷面密度为 ，若圆盘以角速度 绕其轴转动，试求作用在圆盘上的磁力矩。 方向： ∵ 各 同向 方向： r dr 磁力矩元大小： 方向： 1. 掌握磁感强度的概念。 2. 能用毕奥--萨伐尔定律计算简单电流的磁 场分布。 3. 理解磁场高斯定理及安培环路定理，掌握 用安培环路定理计算磁感强度的条件和方 法。 4. 掌握洛仑兹力公式，能计算简单载流导线 和线圈在均匀磁场及长直电流磁场中所受 力和力矩。 教学要求： 3.闭合电路的欧姆定律 一段无源电路的欧姆定律 I V2 V1 电阻 一段金属导体中的电流强度 I 与导体两端的电势差V1- V2 成正比，即 实验证明： ⑴无源电路的欧姆定律 ⑵闭合电路的欧姆定律 B Ri A R q = I t 时间 t 内通过闭合电路任一截面的电荷量为 电源所作的功 = 电路上的焦耳热 根据能量守恒定律有 闭合电路的欧姆定律 或 A B A A B B R Ri 电源内电路 外电路 电源内阻 B Ri A R 闭合电路等效为 外电路电势降 电源端电压 电源端电压 = 外电路电势降 如果Ri = 0 或 I = 0， 则 电源处于开路状态 即忽略内阻或开路时，电源端电压等于电源电动势 B Ri A R 电源端电压 三.对物质磁性的微观解释 安培的物质磁性假说： ②每个磁铁元等价于一个分子电流； 一切磁现象均起源于电荷的运动 磁现象的电本质： ①磁铁由基元磁铁组成； ③物体未受磁作用时，分子电流任意排列，不显 示磁性；物体受磁作用时，显示磁性。 单位时间内转过的圈数 例3.一均匀带电的半圆形弧线，半径为R，所带电量为Q,以匀角速度 绕轴 转动，如图所示。求O点处的磁感强度。 O 解： 以环为元，环宽dl 当半圆弧以角速度 旋转时，一对弧元形成圆电流，其电流强度为： R r x dl 转数 O R r x dl 方向： 由于各 同向， 方向： － 1.分子电流和分子磁矩 分子中的电子运动 I 绕核运动＋自旋运动 二.顺磁质和抗磁质磁化的微观机理 轨道角动量： e 电子的轨道磁矩 电子轨道运动等效的圆电流： 电子的轨道磁矩： 分子中所有电子运动的磁效应总和所等效的圆电流 分子电流 分子电流具有的磁矩， 分子磁矩 分子的固有磁矩 分子中所有电子的轨道磁矩与自旋磁矩以及原子核的自旋磁矩的矢量和 抗磁质的固有磁矩为零顺磁质的固有磁矩不为零 即为分子的固有 磁矩。 2.顺磁质和抗磁质磁化的微观机理 附加磁矩 电子轨道运动 电子轨道运动