2.1-載流導(dǎo)線在磁場中所受的力ppt課件

1、第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8一一 安安 培培 力力 由于自由電子與晶格之間的相互作用，使導(dǎo)線在由于自由電子與晶格之間的相互作用，使導(dǎo)線在宏觀上看起來受到了磁場的作用力宏觀上看起來受到了磁場的作用力 .+BFLIvFBve=FL電子受到的洛淪茲力：電子受到的洛淪茲力：第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8+BFHF+ + + + + + + +FLIvF電流元的安培力為：電流元的安培力為：=dNBve=I dlB=Sn ev=dNdlSnSdldFB dlI=安培定律：安培定律：dF

2、 dlIBeBv=dlSn+BFHF+ + + + + + + +FLIvF+BFHF+ + + + + + + +FLIvF+BFHF+ + + + + + + +FLIvF+B+ + + + + +FLvFd=FdNLF 安培定律安培定律 磁場對電流元的作用力磁場對電流元的作用力BlIF ddddddqeNItt第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8BlIdFd 有限長載流導(dǎo)線所有限長載流導(dǎo)線所受的安培力受的安培力BlIFFllddBlIF dd 安培定律安培定律 sinddlBIF 意義意義 磁場對電流元作用的力磁場對電流元作用的力 ，

3、在數(shù)值上等，在數(shù)值上等于電流元于電流元 的大小的大小 、電流元所在處的磁感強度、電流元所在處的磁感強度 大小以及電流元和磁感應(yīng)強度之間的夾角大小以及電流元和磁感應(yīng)強度之間的夾角 的正弦的正弦之乘積之乘積 , 垂直于垂直于 和和 所組成的平面所組成的平面, 且且 與與 同向同向 .lIdBlIdBFdFddI lBlIdBFd第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8PxyoIBLFd00d0dxxFFBIyjBIlFFy0ddlyyFFBIlxBIBlIF dddd sid sinnxFFBI l解一解一 取一段電流元取一段電流元lIddd co

4、d cossyFFBI l 結(jié)論結(jié)論 任意平面載任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力受的力 , 與其始點和終與其始點和終點相同的載流直線所受點相同的載流直線所受的磁場力相同的磁場力相同. 例例2 求求 如圖不規(guī)則的平如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力，知的力，知 和和 .BIlId第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8jidxdl =+IIdyI解二解二 ：Bk= B=dFdlIB=kjidxIdyI0B00=B dyIdxIBij()=FIBdydxij000L=IB L jxydlI

5、LB第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8B dlI90sin=dF120 例例2 求一無限長直載流導(dǎo)線的磁場對另求一無限長直載流導(dǎo)線的磁場對另一直載流導(dǎo)線一直載流導(dǎo)線CD的作用力。的作用力。()=2I1I2a b+aln0=2I1 dlI2l0I1I2ba,知：知：0ab+l dla=2I1I20FdF dl dllI1abCDI2方向：豎直向上方向：豎直向上第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8 例：例： 在同一平面上有一條無限長載流直導(dǎo)在同一平面上有一條無限長載流直導(dǎo)線和一有限長載流直

6、導(dǎo)線，它們分別通有電線和一有限長載流直導(dǎo)線，它們分別通有電流流 I1 及及 I2 。尺寸及位置如圖所示。求有限。尺寸及位置如圖所示。求有限長導(dǎo)線所受的安培力。長導(dǎo)線所受的安培力。I1I2ba第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8知：知：I1, I2, a, b, 求：求：F12解：解：F0dsin90=B1xdI22F =m0I2I1acos()+xxd0b2=m0I2I1acos()+bcoslnaI1I2badxxdFxadcosm0()=+I2I1x2p方向：垂直電流方向：垂直電流I2向向上上第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在

7、磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8例：如下圖，在長直導(dǎo)線旁有一矩形線圈，例：如下圖，在長直導(dǎo)線旁有一矩形線圈，導(dǎo)線中通有電流導(dǎo)線中通有電流 I1， 線圈中通有電流線圈中通有電流 I2。求矩形線圈受到的合力是多少？求矩形線圈受到的合力是多少？bdlI1I2第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8解：解：知：知：I1, I2, d, b, l求：求：FBbdlI1I2ADCF=FAC FBDBl2=CBDIl2Id1Im02()=+d1Im02bl2Il2Id1Im02()=+d bl2I11=FAB FCD0方向：水平向左方向：水平向

8、左第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8例：例： 在同一平面上有一條無限長載流直導(dǎo)在同一平面上有一條無限長載流直導(dǎo)線和一四分之一圓周載流導(dǎo)線，它們分別通線和一四分之一圓周載流導(dǎo)線，它們分別通有電流有電流 I1 及及 I2 。尺寸及位置如圖所示。求。尺寸及位置如圖所示。求圓形導(dǎo)線所受的安培力。圓形導(dǎo)線所受的安培力。I1I2R450450第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8解：解：知：知：I1, I2, R, 450求：求：F12Rcosm02=B1I190120sindl=dFI2B1dRc

9、osm02=I1I2Rdcosm02=I1I2I1I2R450450d12dFdlI2Rcos第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-890120sindl=dFI2B1dRcosm02=I1I2Rdcosm02=I1I2I1I2R450450d12dFdlI2Rcos0=Fy由對稱性由對稱性12=FFxdm02=I1I244m04=I1I2方向：水平向右方向：水平向右dcosm02=I1I2cosL=12dFcosL第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8 例：兩條電流強度均為例：兩條電流強度均

10、為I的直導(dǎo)線的直導(dǎo)線AB和和CD，相互垂，相互垂直且相隔一小距離，導(dǎo)線直且相隔一小距離，導(dǎo)線CD可以中點為軸自由轉(zhuǎn)動?？梢灾悬c為軸自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)電流方向如下圖時，導(dǎo)線當(dāng)電流方向如下圖時，導(dǎo)線CD將：將： (A)不動。不動。(B)順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近AB。 (C)逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開AB。 (D)順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開AB。 (E)逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近AB。答：（答：（E） B C I D IA第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8例：沿

11、圓電流例：沿圓電流I2的軸線上放一長直電流的軸線上放一長直電流I1，兩者間絕緣且長直電流不動，圓電流，兩者間絕緣且長直電流不動，圓電流的運動情況為：的運動情況為：(A)繞繞I1旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。(B)向左。向左。(C)向右。向右。(D)向上。向上。 I1 I2 第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8xyO2I1IdR例例 3 半徑為半徑為 載有電流載有電流 的導(dǎo)體圓環(huán)與電流為的導(dǎo)體圓環(huán)與電流為 的長直導(dǎo)線的長直導(dǎo)線 放在同一平面內(nèi)如圖），放在同一平面內(nèi)如圖）， 直導(dǎo)線與圓心直導(dǎo)線與圓心相距為相距為 d ，且，且 R d 兩者間絕緣兩者間絕緣 , 求

12、求 作用在圓電流上作用在圓電流上的磁場力的磁場力.1I2IR解解mcos210RdIB0 1 22ddd2cosI IFBIldlRmddlR0 1 2d2dcosI IRFdRmFdyFdxFdlId2.Bd第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8mcosdsin2sindd210RdRIIFFymcosdcos2cosdd210RdRIIFFxxyFdyFdxFdO2I1IdlId2Rd)1 (22210RddIIm20210cosdcos2mRdRIIFx0cosdsin220210mRdRIIFy.B第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載

13、流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8mcosdsin2sindd210RdRIIFFymcosdcos2cosdd210RdRIIFFxxyFdyFdxFdO2I1IdlId2Rd)1 (22210RddIIm20210cosdcos2mRdRIIFx0cosdsin220210mRdRIIFy.BiRddIIiFFx)1 (22210m第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-81I2Id二二 電流的單位電流的單位 兩無限長平行載流直導(dǎo)線間的相互作用兩無限長平行載流直導(dǎo)線間的相互作用dIB2101mdIB2202msindd22

14、12lIBF 02 112 111dd2dI IIdFBllmdIIlFlF2dddd2101122m1sin,900 1 21 2222ddd2I IB IldlFm1B2B2dF22dlI11dlI1dF第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8 國際單位制中電流單位安培的定義國際單位制中電流單位安培的定義 在真空中兩平行長直導(dǎo)線相在真空中兩平行長直導(dǎo)線相距距 1 m ，通有大小相等、方向相，通有大小相等、方向相同的電流，當(dāng)兩導(dǎo)線每單位長度同的電流，當(dāng)兩導(dǎo)線每單位長度上的吸引力為上的吸引力為 時，時，規(guī)定這時的電流為規(guī)定這時的電流為 1 A

15、（安培）（安培）.17mN10217mH104問問 若兩直導(dǎo)線電流方向相若兩直導(dǎo)線電流方向相反二者之間的作用力如何？反二者之間的作用力如何？dIIlFlF2dddd2102211m1I2I1B2B2dF1dFd270AN104m可得可得第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8ne M,N O,PBBMNOPIne二二 磁場對載流線圈的力矩磁場對載流線圈的力矩如圖如圖 均勻磁場中有一矩形載流線圈均勻磁場中有一矩形載流線圈MNOP12lNOlMN21FF21BIlF 43FF)sin(13 BIlF041iiFF3F4F1F1F2F2F第十一章第十

16、一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8sinSMBIBmBeISMn12lNOlMN1 12 1sinsinMl lFlBIne M,N O,PB1F2FBeNISMn線圈有線圈有N 匝時匝時（適用于任意線圈）（適用于任意線圈）BMNOPIne3F4F1F2F線圈的磁矩線圈的磁矩線圈所受的的磁力矩線圈所受的的磁力矩第十一章第十一章 恒定磁場恒定磁場載流導(dǎo)線在磁場中所受的力載流導(dǎo)線在磁場中所受的力11-8IB.FF. . . . . . . . . . . . . . . . .FIBB+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + IFmax,2