第11章 恒定电流磁场-3.ppt

大学物理 第三次修订本 第11章 恒定电流的磁场 * a b c o bcd 段受力 解 例1 平面内有一刚性闭合线圈 abcdea，通有电流 I。电流为顺时针方向, 线圈放在磁感应强度为 的均匀磁场中，求磁场作用于该线圈的安培力。 e d * 另解 a b c o e d * 例2 求一载流导线框 CDEFC 在无限长直导线磁场中的受力。 解 方向向左。 方向向右。 × × × × x D C F E * CE 段受力 FD 段受力 × × × × x D C F E * 三、均匀磁场对载流线圈的作用 1. 磁场作用于载流线圈的磁力矩 均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP。 M N O P I * M(N) P(O) 力矩 M N O P I 平面载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩 线圈有 N 匝时 * （1） 与 同向 × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B I 稳定平衡 （2）方向相反 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I B 不稳定平衡 （3）方向垂直 I B . 力矩最大 讨论 * 四、磁场力的功 载流线圈或导线在磁场中受到磁场力或磁力矩作用，因此，当导线或线圈位置改变时，磁场力就作了功。 a b a’ b’ ab 所受磁场力 方向向右 在有限过程中, 磁力所做的功 1.载流导线在磁场中运动时磁力所作的功 * 上述公式也适用于非均匀磁场。 磁力作功 上式说明当载流导线在磁场中运动时，如果电流保持不变，磁力所作的功等于电流乘以通过回路所环绕的面积内磁通量的增量，也即磁力所作的功等于电流乘以载流导线在移动中所切割的磁力线数。 * 负号表示力矩做正功时,? 减小 2. 线圈转动磁力矩作功 ? ? * 磁力矩作功等于电流强度 I 乘以通过回路磁通量的增量 ??m 一个任意的闭合电流回路在磁场中改变位置或形状时，如果保持回路中电流不变，则磁场力或磁力矩所作的功都可按 计算。 恒定磁场不是保守力场，磁力的功不等于磁场能的减少, 而且, 洛伦兹力是不作功的,磁力所作的功是消耗电源的能量来完成的。 * 解: 例3 有一半径为R的半圆形闭合线圈，通有电流 I。放在均匀磁场中, 磁场方向与平面平行。求（1）线圈所受磁力对 y 轴的力矩。（2）线圈转过 90o 磁力矩所做的功。 o * 11.6 带电粒子在电场和磁场中的运动 氢原子中电子绕原子核作轨道运动 一、带电粒子在电场中的运动 +e -e r 电子动能 电子势能（Ep∞=0） 由牛顿定律和库仑定律，得 * 动能写成 +e -e r 氢原子的能量 由于取 r 在无穷远处为电势能零点，故能量为负。半径大，则能量大。 * 二、带电粒子在磁场中的运动 大小： 方向：垂直于 与 组成的平面。 电量 q,速度为 的带电粒子,在磁场中受到洛仑兹力的作用: 回旋半径 周期 频率 * 洛伦兹力 与 不垂直 螺距 * 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。 * 三、霍耳效应 * I + + + + + + - - - - - 霍耳系数 霍耳电压 * 11.7 磁 介 质 磁介质的分类 磁介质分成三类: 顺磁质、抗磁质和铁磁质。 磁感应强度 磁化后的磁介质产生附加磁场, 对原磁场产生影响。 放入磁场中能够显示磁性，并影响原磁场的物质，称为磁介质。 磁介质 * 相对磁导率 顺磁质 （铝、氧、锰等） 弱磁质 铁磁质 （铁、钴、镍等） 强磁性物质 抗磁质 （铜、铋、氢等） 弱磁质 * 第11章 小结 一、磁感应强度 磁感应强度的大小： 其中dFmax为电流元 在该点受到的最大磁场力。 的方向为电流元 在该点受到的磁场力为零时电流元所指方向，且指向满足安培公式