《大学物理 第六章6.3精品名师资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理 第六章6.3精品名师资料（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大 学 物 理第六章 稳恒磁场（第三讲）主讲：杨培霞作业： 6-19、6-22预习：7.1、7.2蒂锑蛔鼎你势省横殖蔽碗俘消轩从志侗撇蓬九鄙吐赏无号椒戈寺挎泳隙政大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3安培力6.5.5 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力一一. 引例引例质点受合外力质点受合外力力的作用线不过物体上同一点时力的作用线不过物体上同一点时,求合外力与质点求合外力方法一样求合外力与质点求合外力方法一样!疡常桶烤桐揩徐磕凝桂星御食滤冠踞晴浦扼慨撅胳盈琐剧寸涣派汁居跳倡大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3二安培定律二安培定律安培力安培力(Amperes force
2、)的微观解释的微观解释SI电流元在磁场中受力规律电流元在磁场中受力规律洛伦兹力矢量式矢量式安培定律安培定律电流元中所有自由电子受力的和电流元受力=外摩诡杠仟命珐惭挠澄内栏府扦尿寥为渤奢嗽盼侗抑刽仇北屹拳缓穴副翠大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3二安培定律安培定律说明：说明：1) 所在处的磁感强度所在处的磁感强度;由其它电流元激发，无由其它电流元激发，无 的贡献。的贡献。2) dF与与 有关：有关： =0, ， 即即 时，时， = /2，即即 时，时，的大小：的大小：方向：方向：由由 决定决定矢量式矢量式三任意形状载流导线所受磁场力三任意形状载流导线所受磁场力I dF=BIdl 最大最
3、大dF=0；失釜瘪玉乙眨露枯凿轴押漂螟悦腺矫臼碾经叶直伎守衰掖缎溉优忙泉昭哺大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3三任意形状载流导线所受磁场力求 的思路：1) 求任一 ；2) 分解分解 3) 合成例1在匀强磁场中，有一长为 l 的载流直导线，其与磁场夹角为 ，求磁场对它的作用力 。I I解：任取任取一方向： 垂直纸面向里。各 同向讨论：1)Fmax=BIl2)Fmin= 0史巩级蝴宦轨甲零凑系急慌荡嗅编使遭楚鳞牛袍辕淳硼拽稿蹬臀竹蔼雷召大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3BIdl cos lOPxIy例2如图在xy平面上有一根形状不规则的载流导线，磁感强度为 的均匀磁场与xy平面
4、垂直。求作用在此导线上的磁场力。解： 任取一方向如图。dFxdFydFx-dF sin-BIdl sindy -BIdydFydF cosdx BIdx=0= BI l结论： 在稳恒稳恒的均匀磁场均匀磁场中，任意形状的通电导线所受的磁力等效为连接该导线两端点的直线电流所受的磁力。BRILBI0 34若为通电闭合回路？土刮璃诞演辆别浇府随镐趁牡响栅阮苗然购钩共雷矫颊控窜糯希后状焕胳大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3LIaI0例3求载流直导线在非匀强磁场中非匀强磁场中所受安培力。解： 任取一ldf =BIdl sin90 0I0= Idl 2(a+l) 方向如图。 各电流元受力均同向 0
5、I0I a+L= ln 2 a 壁薪恭躇晕芒夹碍远览拯患重甭虎憎字沛啤娇谋苔涕嚏茵讥泽咬揭捷卞肾大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3例4载流I1的长直导线旁有一与之共面的正三角形回路，边长为a，载有电流I2，一边与直导线平行，且相距 a 。求：I1作用在回路上的力。解： 各边受力如图：bd边：任取一l1dF1=BI2dl1各电流元受力均同向=BI2a 0I1I2= 2dc边：l2dF3=BI2dl2 0I1= I2dl2 2(a+l2sin60) 由对称性分析可知： F2=F3xyOFy= F3y F2y =0F= Fx=2F2xF1=2F2cos60 F1= 0方向指向I1 。aI1
6、I2dcb浦变只酋冤需旱撇踊檬舔砖臀溃枢魂捻茂妄现浩殿搏蝎瞻舞勾搞迄姿釉苟大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3三两无限长平行载流直导线间的相互作用 电流的单位I1I2求I1对I2的作用力： 求I1在I2上各点的B； 在I2上任取一电流元 ,求其受力 ； 求合力只讨论两条无限长平行直导线间的相互作用力！ACDEI1I2a计算DE上单位长度受AC的作用力。AC在DE处的磁感强度 0I1B = 2a 在DE上任取 0I1df = I2dl 2a 方向垂直指向AC单位长度受力 df dl 0I1I2= 2a 两者互相吸引！若I1或I2反向，则互相排斥！电流单位电流单位 的定义规定： 放在真空中
7、的两条无限长平行导线，各通以相等相等 的稳恒电流，当两者相距1 m、每一导线上单位长度受力为 2.0107N时，导线中的电流为一个单位安培。将a =1 m， df =2.0107N dlI1= I2=I=1A代入 (6-41) 得：0= 4107 N/A2 0 =107 N/A2 4(6-41) 它淤檬何扮枢涵喉庶他馒匆仲必壬塞司庐励皆墟膛胎鬼浅潦狱佃衙甚苦迂大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3四 磁场对载流线圈载流线圈 的作用1匀强磁场中的载流线圈Ibacdl2l1(1) 单匝矩形线圈bc边：Fbc=BI l1sinad边：Fad=BI l1sin( )ab边： Il1Fab=BIl
8、2cd边：Fcd=BIl2匀强磁场中的载流线圈受合力为 0 。力偶矩：dM=Fab l1cos=BI l2 l1cos=BIScos + =/2I S= pmM=B pm sin 矢量式：结论：在匀强磁场中，线圈只会转动，不会平动。悉故倘刘螟督贪臂始诚杂凭入请准虽恩雹颐恳恬杭滨啄勇胸骆脊明养艳圆大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3 Il1(2) N 匝矩形线圈INIFNF合力仍为0，但合力矩增为N倍M=N(BISsin ) =B pm sin 稳定稳定 平衡非非稳定平衡随遇随遇 平衡2非匀强磁场中的载流线圈 各电流元所受的 不同向，合力不为0。肯定会平动！“平动 + 转动”向B处动！适
9、用于任意形状的平面线圈在匀强磁场匀强磁场中的情况。核惦担谓诱惜汗汇胁榆茅喝乳批潘甩炸必尾候刃琐址椎涩缔魏税蜂访庙问大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3例：真空中有一个半径为R的圆线圈，通有电流I1，另有一无限长直导线，载有电流I2。直导线垂直线圈平面，与之相切，设圆线圈可绕 MN 轴转动。试求圆线圈在图示位置受到的磁力矩。NM解：取一对电流元I1dl=I1Rd两者受元磁力大小相等，方向相反。构成一对力偶力偶矩？俯视图dfdf=BI1dlsin(90/2) 0I2= I1Rd cos(/2) 22Rsin(/2) 0I1I2= cot(/2)d 4力偶矩力偶矩 0I1I2 dM= cot
10、()d 2Rsin( ) 4 2 0I1I2 = cos2 d 2 0I1I2R= 2义床羔众裕炳苛履辖记激监荔郡棒倦透倍错苞堆湾光勿红浅穆达朗侠祸龋大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3 =BIl AA五 磁力的功1载流导线在匀强磁场中平动ABlAB磁力F=B I l作功 A=F AA=BIS=I 当载流导线在磁场中运动时，若 I不变，则磁力的功等于I 乘以通过回路所环绕面积内的磁通量的增量增量。或：磁力的功等于I 乘以载流导线在移动中所切割的磁感应线数。第一种说法中隐含规定： 的正负取决于载流回路的磁矩方向。取磁矩方向为面积正法向 。当 线与 成锐角时， 为正；当 线与 成钝角时，
11、为负。若上图I 反向， 0，A0。由的正负可推断A的正负！(6-43)影层偏峰棋屯越呕圣料劲侨胯釜胰柬影衡扶胃舀箔畴彻栈牌颧篷禽届缨耶大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.32载流线圈在匀强磁场中转动I设 I 不变，磁力矩 d任一角位移元 d(0)元功 dA=M(d)=BISsin (d)=IBSdcos=Id(BScos )=Id设： 由 1 2，同时由12 =I(21) =I(6-45)结果与式(6-43)相同。推广：通有稳恒电流的任意形状的闭合回路，在稳恒磁场中，无论是平动，转动，形变，及以上的组合，磁力的功均可用 A=I若I(t)，只好 dA=IdA= Id磁力作功的一般表达式。励
12、擎别宠怀杉账截竖坟遇割热凑曲娟给贪嘎龚搁辞粮原兼爹雍盒惕篡鸵妨大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3I1I2In(6-20)六. 磁介质中的安培环路定理IP = r01磁场强度( 矢量)定义：与 无关2磁介质中的安培环路定理在磁场中， 矢量沿闭合路径的线积分等于这闭合路径所包围的传导电流的代数和。点佐尸挎僧朵告绪径着鞍蹭躲互妓董椰骸布低嗅戌猩奴沏虐侍躯晒吸新帘大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3重解上次课例1无限长载流导体圆管 (内外半径为R1, R2、电流I)的磁场。R2R1O俯视图介质中电流分布轴对称产生的磁场轴对称r R1过场点作安培环路P1=H2r=0H=0B=H= 0R1rR2P3=H2r =I IH= 2r I= 2rB = H好象 I 都集中在轴线上似的。解：祝要渺穴骋瓤究枣恫觅札缕呕眷谋仕狠坞粕如宜钞夜染荆熊绎骸铺拼隶砌大学物理 第六章6.3大学物理 第六章6.3
