磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線(xiàn)的作用

1、1一一 安培力安培力sindddlBSneFvSneIdvsindlBIsinddlBIF l dISB洛倫茲力洛倫茲力BeFdmvmFdvsindmBeFvlIdBlIF dd 安培力安培力4-4 磁場(chǎng)對(duì)載流磁場(chǎng)對(duì)載流 導(dǎo)線(xiàn)的作用導(dǎo)線(xiàn)的作用習(xí)題：習(xí)題：4.4-2, 4.4-114.4-2, 4.4-11 4.4-15, 4.4-24 4.4-15, 4.4-242 有限長(zhǎng)載流導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力有限長(zhǎng)載流導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力BlIFFllddBlIdFdlIdBFdBlIF dd二二 一對(duì)電流元之間的相互作用一對(duì)電流元之間的相互作用安培定律安培定律30d4drrlIB03d d 4IlrBr ddF

2、I lBd d FIlB 不滿(mǎn)足牛三定律不滿(mǎn)足牛三定律不存在單獨(dú)的電流元，整體滿(mǎn)足不存在單獨(dú)的電流元，整體滿(mǎn)足非超距作用，場(chǎng)也是物質(zhì)非超距作用，場(chǎng)也是物質(zhì)牛頓定律具有局限性牛頓定律具有局限性三三 平行無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)間的相互作用平行無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)間的相互作用 2210121011222dlaIIdFaIBII 的作用對(duì)產(chǎn)生aIIf221012：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度受力單位長(zhǎng)度受力III21aIf220安安或或701022afafI電流強(qiáng)度的單位電流強(qiáng)度的單位“安培安培”的定義的定義 一恒定電流，若保持在處于真空中相距一恒定電流，若保持在處于真空中相距1 1m的兩無(wú)限的兩無(wú)限長(zhǎng)、而圓截面可忽略的平行直導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)，則在

3、此兩導(dǎo)長(zhǎng)、而圓截面可忽略的平行直導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)，則在此兩導(dǎo)線(xiàn)之間產(chǎn)生的力在每米長(zhǎng)度上等于線(xiàn)之間產(chǎn)生的力在每米長(zhǎng)度上等于2 2 10107 7N，則導(dǎo)，則導(dǎo)線(xiàn)中的電流強(qiáng)度定義為線(xiàn)中的電流強(qiáng)度定義為1A5 例例 1 如圖一通有電流如圖一通有電流 的閉合回路的閉合回路放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的均勻磁場(chǎng)中，回路的均勻磁場(chǎng)中，回路平面與磁感強(qiáng)度平面與磁感強(qiáng)度 垂直垂直 .回路由回路由直導(dǎo)線(xiàn)直導(dǎo)線(xiàn) AB 和半徑為和半徑為 的圓弧導(dǎo)線(xiàn)的圓弧導(dǎo)線(xiàn) BCA 組成組成 ，電流為順時(shí)針?lè)较螂娏鳛轫槙r(shí)針?lè)较? 求磁場(chǎng)作用于閉合求磁場(chǎng)作用于閉合導(dǎo)線(xiàn)的力導(dǎo)線(xiàn)的力.IBrBABCxyI00BorlIdlId6根據(jù)對(duì)稱(chēng)性分

4、析根據(jù)對(duì)稱(chēng)性分析jFF2y202xFjBABIF1解解sindd22y2FFFABCxyI00Bo1F2dFrlId2dFlIdsindlBI7002dsinBIrFjABBIjrBIF)cos2(02jABBIF1由于由于ABCxyI00Bo1F2dFrlId2dFlIddddrl 因因021FFF故故8BlIF ddsindsinddxlBIFF解解 取一段電流元取一段電流元lId 例例 2 求如圖不求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線(xiàn)規(guī)則的平面載流導(dǎo)線(xiàn)在均勻磁場(chǎng)中所受的在均勻磁場(chǎng)中所受的力，已知力，已知 和和 .BIPxyoIBLcosdcosddylBIFFFdlId9 結(jié)論結(jié)論 任意平面載流導(dǎo)

5、線(xiàn)在均勻磁場(chǎng)任意平面載流導(dǎo)線(xiàn)在均勻磁場(chǎng)中所受的力中所受的力 , 與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線(xiàn)所受的磁場(chǎng)力相同直導(dǎo)線(xiàn)所受的磁場(chǎng)力相同.jBIlFFyBIlxBIFFl0yydd0dd00 xxyBIFFPxyoIBLFdlId10 例例 3 半徑為半徑為 載有電流載有電流 的導(dǎo)體圓的導(dǎo)體圓環(huán)與電流為環(huán)與電流為 的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn) 放在同一平放在同一平面內(nèi)（如圖），直導(dǎo)面內(nèi)（如圖），直導(dǎo)線(xiàn)與圓心相距為線(xiàn)與圓心相距為 d ，且且 R d 兩者間絕緣兩者間絕緣 , 求求 作用在圓電流上的作用在圓電流上的磁場(chǎng)力磁場(chǎng)力.1I2IRxyO1IdR2I11cosd2d210RdRI

6、IFcosd2dd2102RdlIIlBIFddRl 解解cos210RdIBxyO2I1IdRFdyFdxFdlId2.Bd12cosdcos2cosdd210 xRdRIIFF20 xxdFF)1 (22210RddIIxyO2I1IdRFdyFdxFdlId2.Bd130d20yyFFxyO2I1IdRFdyFdxFdlId2.Bdcosdsin2sindd210yRdRIIFFiRddIIiFF)1 (22210 x14四四 磁場(chǎng)作用于載流線(xiàn)圈的磁力矩磁場(chǎng)作用于載流線(xiàn)圈的磁力矩如圖如圖 均勻均勻磁場(chǎng)中有磁場(chǎng)中有一矩形載流線(xiàn)圈一矩形載流線(xiàn)圈MNOP12lNOlMN21BIlF 21FF)

7、(sin13 BIlF43FF041iiFFBMNOPIne3F4F1F2F15sinBISM BmBeISMnBeNISMn線(xiàn)圈有線(xiàn)圈有N匝時(shí)匝時(shí)12lNOlMNsinsin1211lBIllFMne M,N O,PB1F2FBMNOPIne3F4F1F2F16IB.FF. . . . . . . . . . . . . . . . .FIBmax,2MM BIF0,0M穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡不不穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡討討 論論（1） 與與 同向同向Bne（2）方向相反方向相反 （3）方向垂直方向垂直0,M力矩最大力矩最大*任意形狀任意形狀平面線(xiàn)圈平面線(xiàn)圈 在均勻磁場(chǎng)中在均勻磁場(chǎng)中 將線(xiàn)圈分割成若干個(gè)小

8、窄條將線(xiàn)圈分割成若干個(gè)小窄條 小線(xiàn)圈所受力矩小線(xiàn)圈所受力矩 dLdLdhdldl2211sinsinIBdhdFdF21021 FFIBdSxxIBdhdL)(21: :力力矩矩IBSIBdSdLL總力矩總力矩n若線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)成任意角度，則可將若線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)成任意角度，則可將B B分解成分解成|BBBBmBnISL)(18 結(jié)論結(jié)論: 均勻均勻磁場(chǎng)中，任意形狀磁場(chǎng)中，任意形狀剛剛性閉性閉合合平面平面通電線(xiàn)圈所受的力和力矩為通電線(xiàn)圈所受的力和力矩為BmMF,02/,maxmBMMBmne與與 成成右右螺旋螺旋I0穩(wěn)定穩(wěn)定平衡平衡非穩(wěn)定非穩(wěn)定平衡平衡0,/MBmneNISm 磁矩磁矩19 例例

9、4 如圖半徑為如圖半徑為0.20 m，電流為，電流為20 A，可繞軸旋轉(zhuǎn)的圓形載流線(xiàn)圈放在均勻磁場(chǎng)可繞軸旋轉(zhuǎn)的圓形載流線(xiàn)圈放在均勻磁場(chǎng)中中 ，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為小為0.08 T，方向沿，方向沿 x 軸正向軸正向.問(wèn)問(wèn)線(xiàn)圈受力情況怎樣？線(xiàn)圈受力情況怎樣？線(xiàn)圈所受的磁力矩又線(xiàn)圈所受的磁力矩又為多少？為多少？IBRyzQJKPox20PKJJQPN64. 0)2(FkkRBIF解解 把線(xiàn)圈分為把線(xiàn)圈分為JQP和和PKJ兩部分兩部分IBRyzQJKPoxxd以以 為軸，為軸， 所受磁力矩大小所受磁力矩大小OylIdsindddlBxIFxMsin ,ddxRlRdsind22IBRM 21dsind22IBRM 2022dsinIBRMkRIkISm2iBBjBRIikBRIBmM222 RIBM IBRyzQJKPoxxd五五 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī) 工作原理工作原理特點(diǎn)：調(diào)速容易，特點(diǎn)：調(diào)速容易， 控制電壓即可。控制電壓即可。應(yīng)用：直流電機(jī)