[理化生]第12章 电磁相互作用简单版.ppt

二 电流的单位 两无限长平行载流直导线间的相互作用 国际单位制中电流单位安培的定义 在真空中两平行长直导线相距 1 m ，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为 时，规定这时的电流为 1 A （安培）. [结论] 同向电流相吸；反向电流相斥。 例一 载流直导线在均匀磁场中所受的安培力 均匀磁场 解: （1）在导线上任取电流元 （2）写出 受力 大小: 方向：垂直向外。 （3） 因所有 方向相同 所以 方向垂直向外 当 或 时， 当 时， 极大， max 俯视图 载流线圈的单位法线 三、磁场对载流线圈的作用 大小 方向相反 大小 方向相反 1、载流线圈受磁力合力为零 2、载流线圈受磁力矩 方向向上 载流线圈受磁力矩 三、磁场对载流线圈的作用 故 定义 载流线圈的磁矩 方向向上 磁力矩矢量式 结论: 均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为 I B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I B B + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I 稳定平衡 不稳定平衡 1） 方向与 相同 2）方向相反 3）方向垂直 力矩最大 磁矩 磁力矩 磁力的功 磁力 的功 一. 载流直导线在匀强磁场中移动时 m p = B M × = Φ d I cos = I d ( ) B S θ θ B sin d = S I θ = M d A d θ M m p B sin θ = B I S sin θ = A = Φ d I ò 若电流不变，则有： A = Φ d I ò I Δ = Φ 二. 载流线圈在磁场中转动时 例 如图所示，求：（1）线圈所受磁力矩的大小和方向。（2）线圈转过90°，磁力矩所做的功。 解 B I （1） （2） 从离子源产生的正离子经过S1S2狭缝后进入速度选择器，经过选择器从S3出射的粒子进入均匀磁场区域，它们在洛伦兹力的作用下作圆周运动，根据公式，在电量相等的情况下，质量和半径成正比，如果它们是不同质量的同位素，半径不同，在底片上不同位置形成若干细条纹。从条纹位置测半径算出相应质量 本页之前，板书讲电场中平行电场和垂直电场运动。平行电场加速垂直抛物线。，实验中经常用一对平行办产生均匀电场以引起电子射线的横向偏移。 下面讲电磁场中的运动：电场加速，磁场偏转 接着，给这块通电导体加以磁场，使得磁场方向与电流方向垂直，在匀强磁场中通电的金属导体板的上下表 面出现横向电势差，这一现象称为霍耳效应。 分析机理，当载流子是正电荷时，。。。随着电荷的累积，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，载流子停止向上漂移，出现稳定的电势差 霍耳系数，它是和材料的性质有关的常数注意： RH与载流子数密度 n 成反比金属 n 大。RH 小，霍耳效应小；半导 体 n 相对小， RH 较大，霍耳效应可观察。 如果是正电荷，霍尔系数为正，给出的霍尔电压为正，1面电势高2面电势低，反之，相反。可见利用霍尔电压的正负可判断载流子的类型。 可看出，磁力矩不仅与电流，磁场，面积有关，还与夹角有关，当夹角为。。。，第二种非稳定平衡，指此时线圈受到微小扰动会偏离该状态，当扰动撤销，线圈也不再返回平衡态。 总结：在均匀磁场中载流线圈受安培力合力为0，只有磁力矩作用，故线圈只转动不平移，这种规律是各种电机和磁电仪表的基本原理 按电流以右螺旋法则规定面积的法向，，磁矩的方向与电流满足右螺旋 这个公式对均匀磁场中任意形状的平面载流线圈都适合 前面讨论了磁场对载流导线的作用力，而实际电路是闭合回路，下面来研究磁场对载流线圈的作用，在均匀磁场中有以矩形平面载流线圈，边长分别为l,通电I，线圈可绕垂直磁场的轴转动，设某一时刻，线圈平面与磁场夹角，分析各边受得安培力 合力为零，但bc与da边受力不在一条直线上，对线圈有力矩作用，故在转动 电流能产生磁场，磁场反过来对电流有力的作用，而电流的本质是运动的电荷，即磁场对运动的电荷有作用力，称为洛伦兹力 其合运动的轨迹是以磁场为轴向的螺旋线运动，带电粒子回转一周所前进的距离也就是相邻圆周的距离称作螺距