电磁学电子教案3-1.pptVIP

第三章 稳恒磁场 磁场及磁偶极子 §3-1 磁力 运动电荷受到的磁力 载流导线受到的磁力 载流线圈上的转矩 带电粒子在均匀磁场中运动的应用 引力场 场源物质 质量m 电荷q（+ or -） 场的作用力 磁场 产生的场 磁场 的引入 电偶极子 无磁单极子 力矩 磁偶极子 电场 磁偶极子 常见模型：磁棒，地磁场 磁偶极子有两极—— 北极（N）和南极（S） 在极点附近磁场最强，磁力线总是从北极出来汇集到南极。 同极相斥，异极相吸。 两极总是成对出现，不存在“磁单极子”。 运动电荷受到的磁力 磁力 的方向取决于 和 ； 当 平行于 时，磁力为零 ； 当 与 的夹角为 时，磁力的大小正比于 ； 实验观察的结果： 考虑以速度 运动的带电粒子（带电量为 ）。 作用在带电粒子上的力的大小正比于 和 ； 当带电粒子带的电荷变号时，磁力的方向也反向。 磁力做功：考虑在 作用下带电粒子在磁场中发生位移 载流导线受到的磁力 考虑在两极中间区域的长直载流导线，磁场的方向由里向外。 取长度为 的导线受到的磁力： 的方向沿电流方向。 实验观察的结果： 通以向下的电流时，导线受力向左偏； 通以向上的电流时，导线受力向右偏； 任意形状的载流导线受到的磁力 考虑均匀磁场 中一段弯曲的通有电流 的导线受到的磁力 。 取导线微元为 ，则作用在这段导线上的磁力为: 总的磁力： 若导线是任意形状的闭合线圈，则该闭合环受到的磁力： 考虑在XY平面上闭合的半圆形线圈，其中通有逆时针方向的电流I，均匀磁场指向正Y方向。试求分别作用在直线段和半圆弧上的磁力。 解：令 ， 和 分别是作用在直线段和圆弧段上的磁力。则有 取半圆弧上的长度微元 则作用在微元上的磁力为 例1.求半圆环上的磁力 。 即闭合线圈受到的磁力为零。 载流线圈上的转矩 考虑在XY平面上的矩形线圈，通有逆时针方向的电流I，均匀磁场 的方向平行于线圈平面。这时线圈会有什么样的运动？ 2和4边受到的力将形成一个转矩： 如图可知，在1和3边上受到的磁力为零（因为 和 平行或反平行于 ），则 载流线圈上的转矩 若引入面积矢量 ， 是线圈平面法向单位矢量，其正方形由约定的右手法则确定。在此 ， 则转矩可以写成： 考虑线圈平面与磁场方向有任一夹角 的情形： 转动力臂： 总的转矩： N匝载流线圈的转矩： 磁偶极矩方向由右手法则确定。