電磁學(xué)-10-磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線(xiàn)的作用

1、01 載流導(dǎo)線(xiàn)受的磁力?02 電流強(qiáng)度單位03 磁場(chǎng)對(duì)載流線(xiàn)圈的作用?04 磁力的功,,第十講,磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線(xiàn)的作用,01 載流導(dǎo)線(xiàn)受的磁力,通電導(dǎo)線(xiàn)放在磁場(chǎng)B中，在導(dǎo)線(xiàn)上選取電流元,電流元上的載流子以相同的平均速度 運(yùn)動(dòng),電流元上載流子數(shù)目,一個(gè)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(yīng)強(qiáng)度 安培力 之間

2、滿(mǎn)足右手螺旋法則,一段通電導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力,—— 安培定律,,Oxy平面任意形狀的一段導(dǎo)線(xiàn)處于均勻磁場(chǎng)B中 通有電流I，a、b之間距離L，計(jì)算電流I所受的安培力,? 導(dǎo)線(xiàn)上電流元,電流元受到的安培力,載流導(dǎo)線(xiàn)受力,,—— 與長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線(xiàn) 受到的安培力相同,載流導(dǎo)線(xiàn)受力,—— 均勻磁場(chǎng)中 任意形狀的閉合載流回路 受到的安培力為零,,,在一個(gè)圓柱形磁鐵N極的正上方

3、水平放置一個(gè)通有 電流I、半徑為R的導(dǎo)線(xiàn)環(huán)。磁感應(yīng)強(qiáng)度B在導(dǎo)線(xiàn)環(huán)各處的 方向都和豎直方向成?角。計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)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(nèi),導(dǎo)線(xiàn)環(huán)受到磁力,導(dǎo)線(xiàn)環(huán)上各點(diǎn)的磁場(chǎng)和導(dǎo)線(xiàn)環(huán)電流具有軸對(duì)稱(chēng)性,,無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)I1，在其平面內(nèi)的剛性等腰梯形CDEF 導(dǎo)體線(xiàn)框中通有電流I2 計(jì)算等腰梯形CDEF線(xiàn)框受到的安培力,? 無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng),導(dǎo)線(xiàn)右方區(qū)域 —— 方

4、向向里,—— 線(xiàn)圈受到的力分四段計(jì)算,—— DC上各點(diǎn)的B相等,—— EF上各點(diǎn)的B相等,CE線(xiàn)段電流元 受到的磁場(chǎng)力,DF受到的安培力,線(xiàn)圈受到安培力,CE受到的安培力,,02 電流強(qiáng)度單位,國(guó)際單位制中，電流強(qiáng)度單位是根據(jù)真空中一對(duì)相互平行的無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線(xiàn)之間的作用力來(lái)定義,電流元 受到的安培力大小,電流1上單位長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)受到安培力,電流2上單位長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力,電流強(qiáng)度單位的定義,真空中載有等量電流 I相距1m

5、的一對(duì)相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn),每根導(dǎo)線(xiàn)中的電流強(qiáng)度為1A,單位長(zhǎng)度上的作用力為 時(shí),同時(shí)規(guī)定了,,03 磁場(chǎng)對(duì)載流線(xiàn)圈的作用,—— 載流平面環(huán)路在均勻磁場(chǎng)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(xiàn)上,—— ab和cd邊受力大小相等，方向相反，不在一條直線(xiàn)上,—— 兩個(gè)力始終垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向 ?,對(duì)轉(zhuǎn)軸OO’的力偶矩,—— 垂直向外,—— 載流線(xiàn)圈的磁矩,磁力矩,,當(dāng),—— 非穩(wěn)定平衡狀態(tài),—— 穩(wěn)定平

6、衡狀態(tài),當(dāng),—— 磁場(chǎng)中線(xiàn)圈的運(yùn)動(dòng)總是轉(zhuǎn)向磁矩指向磁場(chǎng)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(gòu)成,磁力矩,任何帶電粒子—— 繞某個(gè)點(diǎn)__或軸的運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)電流環(huán)—— 具有磁矩,,3 磁力矩做的功,載流線(xiàn)圈___磁矩___在磁場(chǎng)中受到力矩作用,—— 磁力矩做的功等于 磁矩的勢(shì)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(fù),選取 為勢(shì)能零點(diǎn),—— 勢(shì)能最大,—— 勢(shì)能最小,,? 磁力矩對(duì)線(xiàn)圈做的功,線(xiàn)圈在兩個(gè)位置時(shí)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量,磁力矩對(duì)線(xiàn)圈做的功,,量子力學(xué)研究表明電子具有自旋 —— 具有磁矩—— 在外磁場(chǎng)中電子的磁矩取向是量子化的,—— 與外磁場(chǎng)的夾角,—— 只能取兩個(gè)方向,—— 電子的自旋軸繞外磁場(chǎng)的方向做進(jìn)動(dòng),電子的磁場(chǎng)勢(shì)能,,,

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