10-5-6、磁场对载流导线的作用08.pptVIP

1、安培定律 + + + + + + + I 考虑一个电流元 §10—5磁场对载流导体的作用力---安培定律 I 安培定律：一个电流元在磁场中所受磁场力为 电流元 与磁感应强度 的矢量积。 对任一载流导线： 一般而言，各电流元受安培力大小与方向都不一样，则求安培力时应将其分解为坐标分量 : 然后求和。 例1）载流直导线在均匀磁场中受力： L B 方向由 决定。 I 例2，直导线电流（I, L），放在 （k为常数）磁场中，方向垂直于平面向内，求F。 a r I r dF 解：由于磁场的不均匀，导线被分成无数个电流元，在r处取一电流元Idr O 例3，半径为R的半圆形载流导线，电流强度为I，放在磁感应强度为B的均匀磁场中，磁场垂直于导线所在的平面，求F。 x y o a b 解：建立ox，oy轴，以ox轴为参考坐标，在θ处取一电流元， 结论：一段弧形电流acb在匀强磁场中所受到的力等于其始点到终点联成的直线（ab）上载有相同的电流的直导线所受的力。 θ a b c R 若是闭合的，F＝0 取一段电流元 P O d R 例4 半径为 载有电流 的导体圆环与电流为 的长直导线 放在同一平面内（如图），直导线与圆心相距为d，且 Rd 两者间绝缘 ，求 作用在圆电流的磁场力. 解 . O d R . 2、电流的单位－两无限长平行载流直导线间的相互作用 国际单位制中电流单位安培的定义： 在真空中两平行长直导线相距 1 m ，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为 时，规定这时的电流为 1 A （安培）. I1，I2同向相互吸引，若反向，则相互排斥。 B F2 F’2 ? ? I L1 B d §10—6 磁场对载流线圈的作用 磁力的功 ad bc 段受力 方向朝下； 方向朝上。 二力合 力为零 F’2 F2 F1 F’1 b a c d I L1 L2 顶视图 一、磁力矩 ab cd 段受力 方向如图，构成力偶 注意：1）若线圈有N匝： F2 F’2 ? ? I L1 B d b a c d L1 L2 B F’2 F2 F1 I F’1 2） 适用于任意形状的平面线圈 在均匀磁场中的情况。 每个小磁矩的方向一致。 将电流等效看成许多小矩形 电流组成。 I I （3）对于非均匀磁场， 4）应用：磁场对载流线圈的作用力原理是制造各种直流 电机、动圈式电压电流表的基本原理 N S I 磁悬浮列车 I 例1，匀强磁场中有一圆形电流I，求M。 o r I a b b a c d I1 例2，无限长直导线（I）与abcd 线圈（I1）共面。求（1）abcd 回路中的φm。（2）若abcd 回路中通电I1，求四边受的力及线圈如何运动？磁力矩等于多少？ o r I a b b a c d I1 线圈向左运动 解：圆盘绕轴转动看作环形电流， 作业：练习三(3,4)、四 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? A C A’ C’ 二、磁力(磁力矩）的功 F I · ? F · ? 当线圈从 时，对应的磁通由 则磁力矩的功： 则磁力(磁力矩）的功 可以证明：在均匀磁场中，对任一形状的闭合稳恒 电流回路,磁力或磁力矩作的功都等于电流与磁通 增量的乘积。 例1，一半径为R＝0.1m的圆形闭合线圈，载有电流I＝10A，放在均匀磁场中，磁场方向与线圈平面平行，大小为B＝10T，如图，求（1）线圈磁矩的大小和方向；（2）线圈所受磁力矩的大小和方向；（3）在磁力作用下，线圈平面绕过o点的竖直轴转过900，磁力矩做的功。 方向向外 方向向上 解: I o 例2，一直径为0.02m的圆形线圈共5匝，载有电流0.1A，放在B=2T的均匀磁场中，如图所示，求（1）线圈在图示位置受到的磁力矩；（2）线圈由图示位置转到平衡位置时磁力的功；（3）线圈由图示位置反转1800，磁力矩做的功。 I I （2）线圈由图示位置转到平衡位置时磁力的功 （3）线圈由图示位置反转 1800，磁力矩做的功。