(16)磁场对载流导线和电线线圈作用、安培定律new.ppt

1. 载流导线在磁场中运动时磁力所做的功 当载流导线在磁场中运动时，若电流保持不变，磁力所做的功等于电流强度与通过回路环绕面积内磁通量增量的乘积。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 若电流 I 保持不变 *四、磁力的功（课外） 2. 载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功 若线圈中电流 I 不变 一般的 I 为变量注意统一变量后积分 ? 磁矩与磁场的相互作用能 3. 载流线圈在均匀磁场中的能量 对比 由前例的讨论我们看到，磁偶极子在均匀磁场中具有某种“势能”，使其有自发回到平衡位置的趋势。令平衡位置为势能零点，则 静电场 稳恒磁场 思考 电偶极子 磁偶极子 电偶极矩 磁偶极矩 - + * 磁场对载流导线和线圈的作用、安培定律 * 教材：10.6节 作业：练习16 一、安培定律（含分段习题课） 二、单位安培的定义 三、均匀磁场对载流线圈的作用 四、磁力的功*（课外） M,N O,P 一、安培定律(Ampere’s law) 安培力：电流元在磁场中受到的磁力 安培定律 方向判断 右手螺旋 大小 有限长载流导线所受的安培力 要求解上式，一般情况下应先化为分量式，然后分别进行积分。 注意 ①均匀磁场、直导线，求所受安培力 解： ? 受力大小： 受力方向 积分，得 任取电流元 作图分析 安培定律的应用 讨论 P L 解 取一段电流元 结论 任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力 , 与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同. 例、求不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力。（已知 和 ） ②均匀磁场、弯曲导线 在均匀磁场中任意形状闭合平面载流线圈受合力为零 讨论 方向向右 （非均匀场） 求下图中电流 I 在磁场中所受的力 例题 求载流导线ab 在无限长载流直导线磁场中的受力（已知：I1、I2、d、L）。 解： 电流元所受安培力如图示 方向向上 在ab上任取电流元 ③非均匀磁场、直导线 求一载流导线框在无限长直导线磁场中的受力和运动趋势。 解： 1 2 3 4 方向向左 方向向右 1 3 2 4 ④非均匀磁场、闭合线圈 2方向向上，4向下 整个线圈所受的合力： ? 线圈向左做平动 1 2 3 4 电流I1的磁场为 ，电流I2的磁场也为 ， 讨论 小结：两载流导体或者线圈的磁力线方向相同则相互吸引，否则相互排斥。 分析下列电流之间的相互作用： ① ② ④ ⑤ 例题 ④ ⑤ ③ 0 吸引 吸引 吸引 排斥 小结：两长直载流导线的电流同向则相互吸引，电流反向 则相互排斥。 AB一面斜向上运动，一面转动 求 段直电流受 磁场作用力（ ） 请自己完成！ 课后思考练习： 轨道炮是一种利用电流间相互作用的安培力将弹头发射出去的武器。 应用：电磁轨道炮 两个扁平的互相平行的长直导轨，导轨间由一滑块状的弹头连接，强大的电流从一直导轨流经弹头后，再从另一直导轨流回。电流在两导轨之间产生一近似均匀的垂直于弹头的强磁场。通电的弹头在磁场的安培力作用下被加速。 ????? 由于超导材料研究上的突破，可望输送106A的电流，在5m米长的导轨上，可使弹头加速到 6km/s 的速度。而常规火炮受结构和材料强度的限制，发射弹头的速度一般不超过2km/s。 设弹头的初速为零，则安培力将弹头推出导轨所做的功等于弹头的动能。 现在已提出了很多类似这种利用安培力作为驱动力的电磁推进装置的设计方案。 ????? 用海水代替金属滑块作为船舶的电磁推进器，目前已在试验之中。这种推进器没有机械噪音，特别适合作为潜艇的动力。 电磁推进器 无限长两平行载流直导线间的相互作用力 解： 导线1、2单位长度所受磁力： 二、 单位“安培”的定义 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）. 问 若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？ 可得 M,N O,P M N O P I 如图 均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP，可绕OP 轴旋转， 三、均匀磁场对载流线圈的作用 以OP为转轴， 即： M,N O,P I S 考虑到方向，即： 与 成右螺旋 线圈磁矩 线圈有N匝时，