hgq2.5 磁场对载流导线的作用资料.ppt

* §2.5 载流导线在磁场中受力 一、一段载流导线上的力——安培力 1 I 电流元 2 方向沿 构成的平面法线方向 解 取一段电流元 例 求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 . P L 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. P L 均匀磁场 2、均匀磁场中的闭合线圈 F = 0 —— 长度矢量 说明：1、 3、若处处 （不一定均匀） F = 0 I 直导线 任意导线 I 均匀磁场中放置一半径为R的半圆形导线，电流强度为I，导线两端连线与磁感强度方向夹角? = 30°，求此段圆弧电流受的磁力。 例题 长度矢量 解： 方向 ? 2R 解： 例：求一无限长直载流导线的磁场对另一直载流 导线ab的作用力。已知：I1、I2、d、L L x d b a 方向 ? I1 I2 r ?B21 B12 ? 同流向，相吸引；逆流向，相排斥。 求：平行电流间单位长度上的相互作用力 例题 方向? 方向? 方向 ? 电流强度的单位“安培”的定义 若两导线中的电流相等 取 则 安培 定义：处于真空中相距为1m的两无限长细直导线内通以相同电流，当两导线之间产生的力在每米长度上等于 牛顿时，导线中的电流定义为1安培 二、平面刚性载流线圈上的安培力矩 l1 l2 a b c d I 俯视 ? ? l1 均匀磁场 作用在一直线上 不作用在一直线上 力矩 方向：?（俯视图上） 定义磁矩 ? = 0 稳定平衡；? = ? 不稳定平衡。力矩总力图使线圈正向磁通量达到最大。 L=ISB L = 0 力矩 与 成右螺旋 I B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I B × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × B I 稳定平衡 不稳定平衡 讨 论 （1） 与 同向 （2）方向相反 （3）方向垂直 力矩最大 讨 论 力矩 直流电动机基本原理： 通电线圈在磁场中绕一圈，有半圈力矩为正，另半圈力矩为负。为了使线圈受到正力矩，将电流反向。——换向器 电流计基本原理： 平衡时游丝所受阻力矩与磁力矩相等。 径向磁场：无论电流计线圈转到什么角度，磁力矩都是最大的。所以磁力矩只与电流I城正比。 例 半径为 载有电流 的导体圆环与电流为 的长直导线 放在同一平面内（如图），直导 线与圆心相距为 d ， 且 R d 两者间绝缘 , 求 作用在圆电流上的 磁场力. O d R 解 O d R . O d R . O d R . 一、运动电荷在电磁场中受力 洛仑兹力 磁感应强度 q 沿此直线运动时 §2.6 带电粒子在磁场中运动 =常量 二、洛伦兹力与安培力的关系 由洛仑兹力公式，带电粒子在磁场中受力 它们在磁场中受力为： 电流 ； 的方向为电流流动的方向。 导线 中载流子的总电量为 因此 与 相当 一段载流导线 中，有带电粒子数： 三、带电粒子在 均匀磁场中的运动 匀速直线运动 磁力提供向心力。 匀速率圆周运动 R 轨迹？ 周期与速度无关. =常量 粒子束发散角不大、速度相近，v// 几乎相等。 ? = 螺旋运动 匀速率圆周运动+匀速直线运动 h 螺 距 半径 周期 h 磁聚焦 四、回旋加速器Cyclotron、 R为盒的最大半径。 N S D1 D2 密封在真空中的两个金属盒 （D1和D2）放在电磁铁两极 间的强大磁场中，如图所示 两盒之间有一窄缝，中心附 近放有离子源。两盒间接有 交流电源，它在缝隙里的交 变电场用以加速带电粒子。 交变电场的周期恰好为回旋一周的周期时即粒子绕过半圈恰好电场反向，粒子又被加速。因为回旋周期与半径无关，所以可被反复加速，至用致偏电极将其引出。 *