ch9稳恒电流磁场.ppt

9.4.2 安培环路定理的应用 解 设无限长均匀载流空心圆柱导体的内外半径分别为R1、R2，电流沿轴向流动 例 求 圆柱导体内外的磁感应强度 磁场分布曲线 无限长密绕螺线管导线中通有电流I，单位长度上的线圈匝数为n 解 例 求 螺线管内的磁场 解 在螺绕环内部做一个环路，可得 若螺绕环的截面很小， 内部为均匀磁场 若在外部再做一个环路，可得 螺绕环与无限长螺线管一样，磁场全部集中在管内部 N I 例 求 设有一螺绕环，环的平均半径为 ，共绕有N匝线圈，导线中电流强度为I， 载流螺绕环的磁场 解 面对称 推广：有厚度的无限大平面电流 ? 在外部 ? 在内部 x 例 求 设有一无限大均匀载流平面，流过单位宽度的电流强度为α 载流平面周围的磁感应强度 §9.5 磁场对电流的作用 主要内容： 1. 磁场对载流导线的作用 *2. 电流强度的单位——安培 3. 均匀磁场对平面载流线圈的作用 4. 磁力的功 9.5.1 磁场对载流导线的作用 载流导体产生磁场 磁场对电流有作用 大小： 方向： 任意形状载流导线在外磁场中受到的安培力 安培力 (1)安培定理是矢量表述式 (2)若磁场为匀强场 在匀强磁场中的闭合电流受力为零 讨论 此段载流导线受的磁力。 在电流上任取电流元 例 在均匀磁场中放置一任意形状的导线，电流强度为I 。 求 解 相当于载流直导线 在匀强磁场中受的力，方向沿 y 向。 O 例 载流为I1的无限长直导线,沿一半径为R的圆电流I2的直径AB放置 求 (1) 半圆弧ACB受到的安培力; (2) 整个圆电流受到的安培力. 解 (1)在半圆弧ACB上任取一电流元 由对称性 半圆弧ACB受到的安培力 (2)整个圆电流受到的安培力 例 如图给出了电磁推进器的原理图. 求 导线AB受到的安培力 解 导轨1中电流的磁场对导线AB的作用力 导轨2中电流对导线AB的作用力为 导线AB受到的安培力为 例 求一载流导线框在无限长直导线磁场中的受力和运动趋势 解 方向向左 方向向右 整个线圈所受的合力： 线圈向左做平动 *9.5.2 电流强度的单位——安培 两平行无限长直导线之间的相互作用力？ 导线1在导线2的电流元 处的磁场为 电流元 受的安培力 导线 2 上单位长度上受的安培力 同样,导线 1 上单位长度上受的安培力 当两电流同方向时,两导线之间的相互作用力表现为引力;当两电流反方向时,两导线之间的相互作用力表现为斥力; 定义: 真空中通有同值电流的两无限长平行直导线，若 相距 1 m，单位长度受力 ,则电流为1 A。 两导线之间的距离为 1 m, 电流强度为1A (1) 电流之间的磁力符合牛顿第三定律： (2) 分析两电流元之间的相互作用力 同理 两电流元之间的相互作用力，一般不遵守牛顿第三定律 讨论 (3) 分析两根带电长直线沿长度方向运动时，带电线之间的作用力。 两带电线上的电流为 两带电线单位长度上的电荷之间的库仑力 在一般情况下，磁场力远小于电场力 在均匀磁场中的刚性矩形载流线圈 载流线圈受的合力为零。 大小相等，方向相反 —— 形成力偶。 大小相等，方向相反 9.5.3 均匀磁场对平面载流线圈的作用 第9章 稳恒电流的磁场 磁悬浮列车以电磁力将列车浮起，使列车在高速行驶中始终与轨道保持1cm左右的距离，由于避免了与轨道的直接接触，行驶速度也大大提高，可达到550km/h或更高. 本章内容 §9.1 磁场 磁感应强度 §9.2 毕奥－萨伐尔定律 §9.3 磁通量 磁场的高斯定理 §9.4 安培环路定理 §9.5 磁场对电流的作用 §9.6 磁场对运动电荷的作用 §9.1 磁场 磁感应强度 主要内容： 1. 基本磁现象 2. 磁场 3. 磁感应强度 9.1.1 基本磁现象 N S 磁 场 磁现象(1) 磁体 磁体 磁现象(2) 磁体 电流 N S 磁现象(3) S N 磁体 电流 磁现象(4) 电流 电流 9.1.2 磁场 磁感应强度 安培提出: 一切磁现象起源于电荷运动 运动电荷 载流导线 磁 体 磁 场 本质 磁场的性质 (1) 对运动电荷(或电流)有力的作用 (2) 磁场有能量 1. 磁场 2. 磁感应强度 描述恒定磁场引入电流元模型 运动电荷 载流导线 磁 体 满足右手螺旋关系 磁场力 与电流元 和磁感应强度 ——安培力公式 磁感应强度有各种定义方法，除上述方法外，我们还可以用运动电荷在磁场中的受力来定义。 的方向 定义磁感应强度的方向: 定义 磁感应强度的大小: 说明 沿该点处静止小磁针的N极指向 或 §9.2 毕奥－萨伐尔