9-3安培环路定理.pptVIP

讨论： （1）?=?/2，线圈平面与磁场方向相互平行，力矩最大，这一力矩有使?减小的趋势。 （2）?=0，线圈平面与磁场方向垂直，力矩为零，线圈处于平衡状态。 （3）?=?，线圈平面与磁场方向相互垂直，力矩 为零，但为不稳定平衡， 与 反向，微小扰动， 磁场的力矩使线圈转向稳定平衡状态。 综上所述，任意形状不变的平面载流线圈作为整体在均匀外磁场中，受到的合力为零，合力矩使线圈的磁矩转到磁感应强度的方向。 磁场对载流线圈的作用 4. 磁电式电流计 磁电动圈式电流计 当电流通过线圈时，线圈所受的磁力矩 的大小不变 （1）当电流计中通过恒定电流时 为游丝的扭转常量，对于一定的游丝来 说是常量。 当线圈转动时，游丝被卷紧，游丝给线圈 的扭转力矩与线圈转过的角度 成正比， 即： 磁电式电流计 当线圈受到的磁力矩和游丝给线圈的扭转力矩 相互平衡时，线圈就稳定在这个位置，此时： 式中， 是恒量，称为电流计常量，它表示 电流机偏转单位角度时所需通过的电流。 磁电式电流计 磁电式电流计的工作原理： 值越小，电流计越 灵敏。因此，线圈偏转的角度 与通过线圈的电流成正比关系，这样即可从指针所指的位置来测量电流。 * * §9-3 安培环路定理 1. 长直电流的磁场 1.1 环路包围电流 安培 在垂直于导线的平面内任作的环路上取一点，到电流的距离为r，磁感应强度的大小： 由几何关系得： 长直电流的磁场 如果闭合曲线不在垂直于导线的平面内： 结果一样！ 长直电流的磁场 如果沿同一路径但改变绕行方向积分： 结果为负值！ 表明：磁感应强度矢量的环流与闭合曲线的形状无关，它只和闭合曲线内所包围的电流有关。 长直电流的磁场 结果为零！ 表明：闭合曲线不包围电流时，磁感应强度矢量的环流为零。 1.2 环路不包围电流 长直电流的磁场 2. 安培环路定理 (Ampere circulation theorem) 电流I的正负规定：积分路径的绕行方向与电流成右手螺旋关系时，电流I为正值；反之I为负值。 在磁场中，沿任一闭合曲线 矢量的线积分（也称 矢量的环流），等于真空中的磁导率?0乘以穿过以这闭合曲线为边界所张任意曲面的各恒定电流的代数和。 安培环路定理 I为负值 I为正值 绕行方向 空间所有电流共同产生的磁场 在场中任取的一闭合线，任意规定一个绕行方向 L上的任一线元 空间中的电流 环路所包围的所有电流的代数和 物理意义： 安培环路定理 几点注意： 环流虽然仅与所围电流有关，但磁场却是所 有电流在空间产生磁场的叠加。 任意形状稳恒电流，安培环路定理都成立。 安培环路定理仅仅适用于恒定电流产生的恒 定磁场，恒定电流本身总是闭合的，因此安 培环路定理仅仅适用于闭合的载流导线。 静电场的高斯定理说明静电场为有源场，环 路定理又说明静电场无旋；稳恒磁场的环路 定理反映稳恒磁场有旋，高斯定理又反映稳 恒磁场无源。 安培环路定理 (1)分析磁场的对称性； (2)过场点选择适当的路径，使得 沿此环路的积 分易于计算： 的量值恒定， 与 的夹角处处相等； (3)求出环路积分； 安培环路定理的应用 (4)用右手螺旋定则确定所选定的回路包围电流的正负，最后由磁场的安培环路定理求出磁感应强度 的大小。 应用安培环路定理的解题步骤： 1.长直圆柱形载流导线内外的磁场 设圆柱电流呈轴对称分布，导线可看作是无限长的，磁场对圆柱形轴线具有对称性。 当 长圆柱形载流导线外的磁场与长直载流导线激发的磁场相同！ 当 ，且电流均匀分布在圆柱形导线表面层时 当 ，且电流均匀分布在圆柱形导线截面上时 在圆柱形载流导线内部，磁感应强度和离开轴线的距离r成正比！ 2.载流长直螺线管内的磁场 设螺线管长度为l,共有N匝。 3.载流螺绕环内的磁场 设环上线圈的总匝数为N，电流为I。 §9-4 磁场对载流导线的作用 1. 安培定律 设导线中每个自由电子以平均速度向右作定向运动，则每个自由电子在洛伦兹力的作用下以圆周运动的方式作侧向漂移，结果在导线的下侧堆积负电荷，上侧堆积正电荷，在上下两侧间形成一横向 霍耳电场,这电场阻碍自由电子的侧向漂移，当电场力与洛伦兹力平衡时 电子便不再作侧向漂移，仍以平均速度 向右作定向运动，而晶格中的正离子只受到霍耳电场力的作用。 安培定律 设导线中单位体积的自由电子数为n，它等于导线中单位体积的正离子数。 在电流元 中的正离子数为 这些正离子所受霍耳电场的合力的宏