Chapter5-磁力.ppt

例6: 一个处在均匀磁场 中的均匀带电园线圈( )当它以角速度 绕通过圆心垂直于线圈平面的轴线转动时, 求受到的磁力矩 解: 园线圈的磁矩: 讨论: 若是均匀带电园盘(q , R) 半径为r, 宽为dr园环的磁矩: (32) 思考: 一个以速度为v作半径为R的圆周运动的电子的磁矩是多少? I dI 2.均匀磁场中磁矩的势能 (potential energy of a magnetic dipole in a uniform magnetic field) q I 设 θ 由θ1 增大到 θ2 线圈的磁矩 外力克服磁力矩的功为 设磁矩的势能为Wm (33) q = 0, 势能取极小值 q = p, 势能取极大值 q I 与静电场对比 (34) 势能零点 例7: 如图矩形线圈abco可绕y轴转动, 如果线圈处在B=0.2T的匀强磁场中，B的方向与x轴同向，已知：ao=bc=8cm, ab=oc=6cm, I=10A 求： (1) 为了维持线圈这一位置, 必须加多大的外力矩 (2) 若线圈从图示位置转到其法线平行于x轴时, 磁力 矩作功多少? 解: (1)该位置受到安培力的力矩: (2) 磁力矩的功: (35) 方向: 磁力:运动电荷间的作用力 洛仑兹力: 安培力: 霍尔效应: 载流导线: 均匀磁场对载流线圈的磁力矩: 均匀磁场中载流线圈的势能: * 第5章 磁力 (The Force Exerted by a Magnetic Field) §5.1 磁现象 磁感应强度 (Magnetic phenomenon and magnetic induction) N S N S I S N I I I (1) 一、磁现象 磁铁与处于超导态的超导材料 阴极射线的偏转 (2) 三、磁场(magnetic field) 任一运动电荷或电流都在空间激发磁场。 ？天然 磁石 二、磁力 运动电荷对运动电荷的相互作用力。 与电荷的运动速度有关的力。 1.磁场是一种特殊的物质 运动电荷1 磁场 运动电荷2 安培(Ampère)分子电流假说：构成物质的分子中存在着环形电流。 磁石中分子电流示意图 (3) (1)对运动电荷或载流导体产生力的作用,这种力叫磁力; 对载流线圈有力矩的作用。 (2)载流导体在磁场中移动时,磁场对它作功。 (3)磁场具有能量。 2.磁场的特性: (4) 四、磁感应强度矢量(magnetic induction) 试验载流线圈： 1.几何限度小，面积小， 2.电流小， I 定义载流线圈的磁矩： 大小： 方向：法线方向 与电流的方向成右手螺旋关系 磁场的性质用磁感应强度 来表示 它的数值反应该点磁场的强弱， 的方向为该点磁场的方向。 (5) S N I 载流线圈在磁场中受到力矩偏转， 存在稳定平衡位置，所受力矩为零； 从平衡位置转过90°时，所受力矩最大，Mmax , 实验表明: 在磁场中的某一点: Mmax∝pm, Mmax / pm 的值与pm 无关的量； 在磁场中的不同点: Mmax / pm不同， Mmax / pm是个只与场点有关，与 pm 无关的量。 I 定义： 大小: 方向: 试验载流线圈平衡时,线圈的法线方向 具有单位磁矩的载流线圈所受的最大磁力矩 单位:特斯拉T, 高斯G; 1T=104G (6) 平衡位置 Mmax 五、磁感应线(magnetic field lines)或 (1)磁感应线上任意一点的切线方向为该点磁感应强 度的方向； (2)通过垂直于磁感应线的单位面积上的磁感应线的 条数等于该处磁感应强度的大小。 1.磁感应线的作法: 2.性质: (1)磁感应线是无头无尾的闭合曲线； (2)任意两条磁感应线不能相交； (3)方向与电流的方向服从右手螺旋定则。 (7) I I S N 螺线管的磁力线 螺绕环的磁力线 3.典型磁场的磁感应线 条形磁铁的磁力线 NS-NS的磁力线 (8) 圆电流的磁力线 直线电流的磁力线 (9) 六、磁通量Φ (magnetic flux) 1.定义: 通过某一个曲面的磁力线的条数。 2.单位: 韦伯(weber) Wb S 1.无限小面元 2.有限面积 七、磁通量的计算 (10) a 3.闭合曲面 规定: 外法线方向为 正向 S 磁感应线穿入 磁感应线穿出 磁通连续定理 Guass’s Law for Magnetism: The magnetic fl