第4次 安培定律-12.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上次课内容回顾,磁场强度,安培环路定理,1,一段直线电流,(,所在点离直线电流,(,或延长线,),r,，,和起、终点连线与电流夹角,磁感强度基本公式小结,圆形电流轴线上（半径,R,，点到圆心距离,x,）,圆弧形电流圆心处（半径,R,，弧形电流所张圆心角,）,直螺线管轴线上（单位长度匝数,n,，点与起、终端管壁连线与轴夹角,1,、,2,）,2,“,无限长”直线电流,“,无限长”均匀载流圆柱面（半径,R,）,“,无限长”均匀载流圆柱体（半径,R,）,“无限长”直螺线管,环形螺线管,无限大载流平面,B,r,B,B,r,r,R,R,3,7,-,7,带电粒子在电场、磁场中运动,洛伦兹力,一,、,带电粒子在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力（洛伦兹力）,运动电荷在电场和磁场中受的力,4,二 带电粒子在磁场中运动举例,1,回旋半径和回旋频率,5,2,磁聚焦,（洛伦兹力不做功）,洛伦兹力,与 不垂直,螺距,6,磁聚焦,在均匀磁场中点,A,发射一束初速度相差不大的带电粒子，它们的 与,之间的夹角 不同，但都较小，这些粒子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似相等，相交于屏上同一点，此现象称为磁聚焦。,应用,电子光学，电子显微镜等。,7,1,质谱仪,P,264,70,72,73,74,76,锗的质谱,三 带电粒子在电场和磁场中运动举例,8,质谱仪的示意图,2,回旋加速器,P,265,1932,年劳伦斯研制第一台回旋加速器的,D,型室。,此加速器可将质子和氘核加速到,1 MeV,的能量，为此,1939,年劳伦斯获诺贝尔物理学奖。,9,3,霍耳效应,10,霍耳系数,I,霍耳电压,+,+,+,+,-,11,I,+,+,-,P,型半导体,+,-,霍耳效应的应用,（2）,测量磁场,霍耳电压,（1）,判断半导体的类型,+,-,N,型半导体,-,I,+,-,12,7,-,8,安培定律 磁场对载流导线的作用,一、安培定律（其地位、性质类似于,B-S,定律）,安培力,a,大小,方向判断,电流元在磁场中受到的磁力,右手螺旋,载流导线受到的磁力,13,结论,1、载流,直导线,取电流元,受力大小,方向,积分,方向,均匀磁场,中载流导线所受安培力,14,讨 论,15,2,、,任意形状,导线,取电流元,受力大小,方向如图所示,建坐标系取分量,积分,16,推论,：,任意形状闭合载流线圈受合力为零,在均匀磁场中,练习,：,如图,，,求半圆导线所受安培力,方向竖直向上,17,导线,1,、,2,单位长度上,所受的磁力为,:,平行电流的相互作用力,扩展：,1,、电流的定义；,2,、作业,9-24,18,19,例：,已知：,解:,求一无限长直载流导线的磁场对另,一直载流导线,ab,的作用力。,非均匀磁场,中载流导线所受安培力,方向竖直向上,垂直,ab,向上（更准确）,取电流元,例,1,在磁感强度为,B,的均匀磁场中，有一圆形载流导线，,a,、,b,、,c,是其上三个长度相等的电流元，则它们所受安培力大小的关系为：,a,b,c,B,安培,定律的应用,21,解,取一段电流元,例,2,求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 。,P,L,22,结论：,任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力，与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同。,P,L,23,*例,3,、如图所示在一无限长载流导线旁边放置一个三角形线圈，两者在同一平面内，求三角形线圈各边所受磁力。,解：无限长载流导线在,ab,段上激发的磁场大小：,方向垂直纸面向里,ab,段载流导线所受磁力为,方向如图,24,同理,I,1,在,bc,段上电流元,I,2,dl,处产生的磁场为,(,r,为,I,1,离,I,2,dl,的距离,),方向垂直纸面向里,bc,段,I,2,dl,所受磁力为,bc,段上各电流元所受磁力方向相同,方向如图,25,ca,段导线所受磁力大小为,方向如图,26,27,*,例,4,半径为,R,载有电流,I,2,的导体圆环与电流为,I,1,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,R,d,两者间绝缘，,求,作用在圆电流上的,磁场力。,O,d,R,28,解：,O,d,R,.,29,O,d,R,.,30,O,d,R,.,二,、磁场对载流线圈作用的磁力矩,31,如果线圈为,N,匝,*,在非均匀磁场中，载流线圈除受到磁力矩外，还受到磁力的作用。,*,上述公式适用于,任何形状的平面线圈,。但必须是,均匀场,。,32,讨论,33,34,例,1,、长直电流与圆形电流共面，并与其一直径相重合，但两者绝缘，如图。设长直电流不动，圆形电流将如何运动？,若（,2,）,9-13,35,（,1,）,若（,3,）,9-13,I,例,2,、,如图，在一固定的载流大平板附近有一载流小线框能自由转动或平动。线框平面与大平板垂直。大平板的电流与线框中电流方向如图所示。,则通电线框的运动情况对着大平板看是：,(A),靠近大平板,(B),顺时针转动,(C),逆时针转动,(D),离开大平板向外运动,36,例,3,、,把通电的直导线放在蹄形磁铁磁极的上方，如图所示。导线可以自由活动，且不计重力。当导线内通以如图所示的电流时，从上往下看导线将,(A),不动,顺时针方向转动,逆时针方向转动，然后下降,(D),顺时针方向转动，然后下降,(E),逆时针方向转动，然后上升,37,*例,4,圆柱形磁铁,N,极上方水平放置一个载流导线环，求其受力。,已知在导线所在处磁场,B,的方向与竖直方向成,角,。,如图由于对称性，圆环受的总磁力的方向只在铅直线圈平面方向，其大小为：,解：圆环上电流元,Idl,所受磁力大小,方向如图,38,讨 论,真空中同一平面内，有两个置于不同位置的电流元 和 ，它们之间相互作用力大小相等方向相反的条件是,，,它们之间相互作用力满足牛顿第三运动定律的条件是,两个电流元平行放置，两个电流元平行放置且它们中点的连线与它们垂直,39,稳恒磁场基本内容小结,磁介质中,磁介质中安培环路定理,稳恒磁场,磁场对电流的作用,电流元的磁场,（毕奥萨伐尔定律）,载流导线的磁场,电流的磁场,反映电磁场性质的基本方程,1.,高斯定理,磁通量,2.,安培环路定理,运动电荷的的磁场,40,稳恒磁场,磁场对电流的作用,电流的磁场,磁场对电流元的作用,安培定律,磁场对载流导线的作用,磁场对运动电荷的作用,磁场对载流线圈的作用,41,课堂作业,如图所示，一根长直导线载有电流 ，矩形回路载,有电流 。,试计算作用在回路上的,合力。,已知,d,=1.0 cm,，,b,=8.0 cm,，,l,=0.12 m,。,42,2.,载流线圈在磁场中转动时,三,、,磁力的功,1.,载流导线在磁场中移动时,43,例,一半径为,R,的半圆形闭合线圈，通有电流,I,，线圈放在均匀外磁场,B,中，,B,的方向与线圈平面成,30,0,角，如右图，设线圈有,N,匝，问：,（,1,）线圈的磁矩是多少？,解,（,1,）线圈的磁矩,与磁场方向成60,0,夹角,（,3,）图示位置转至平衡位置时，磁,力矩作功是多少？,（,2,）此时线圈所受力矩的,大小和方向？,44,可见，磁力矩作正功,方向由 确定，为垂直于磁场的方向向上。即从上往下俯视，线圈是逆时针旋转。,（,2,）此时线圈所受力矩的大小为,（,3,）线圈旋转时，磁力矩作功为,45,本次作业,:,9-5,、,6,、,7,、,12,、,24,26,、,27,、,28,、,29,30,、,31,、,32,、,34,、,36,46,