第次安培定律.pptx

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1、“无限长无限长”直线电流直线电流“无限长无限长”均匀载流圆均匀载流圆柱面（半径柱面（半径R）“无限长无限长”均匀载流圆均匀载流圆柱体（半径柱体（半径R）“无限长”直螺线管 环形螺线管 无限大载流平面BrBBrrRR1第1页/共45页7-7 带电粒子在电场、磁场中运动带电粒子在电场、磁场中运动 洛伦兹力洛伦兹力一、一、带电粒子在电场和磁场中所受的力带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力电场力磁场力（洛伦兹力）磁场力（洛伦兹力）运动电荷在电场运动电荷在电场和磁场中受的力和磁场中受的力2第2页/共45页二 带电粒子在磁场中运动举例1 回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率3第3页/共45页2 磁聚焦磁聚

2、焦（洛伦兹力不做功）洛伦兹力 与与 不垂直不垂直螺距4第4页/共45页 磁聚焦磁聚焦 在均匀磁场中点在均匀磁场中点 A 发射一束发射一束初速度相差不大的带电粒子，它们的初速度相差不大的带电粒子，它们的 与与 之间的夹角之间的夹角 不同，但都较小，这些粒不同，但都较小，这些粒子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似相等，相交于屏上同一点，此现象称为磁相等，相交于屏上同一点，此现象称为磁聚焦聚焦。应用应用 电子光学，电电子光学，电子显微镜等子显微镜等。5第5页/共45页1 质谱仪质谱仪 P2647072 73 74 76锗的质谱锗的质谱三三 带电粒子在电场和磁场中运

3、动举例带电粒子在电场和磁场中运动举例6质谱仪的示意图质谱仪的示意图第6页/共45页2 回旋加速器回旋加速器 P265 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室。型室。此加速器可将质子和氘核加速到此加速器可将质子和氘核加速到1 MeV的能的能量，为此量，为此1939年劳伦斯获诺贝尔物理学奖。年劳伦斯获诺贝尔物理学奖。7第7页/共45页3 霍耳效应霍耳效应8第8页/共45页霍耳系数I霍耳电压霍耳电压+-9第9页/共45页I+-P 型半导体型半导体+-霍耳效应的应用（2）测量磁场测量磁场霍耳电压霍耳电压（1）判断半导体的类型判断半导体的类型+-N 型半导体-I+-1

4、0第10页/共45页7-8 安培定律安培定律 磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用一、一、安培定律（其地位、性质类似于安培定律（其地位、性质类似于B-S定律）定律）安培力安培力a大小大小方向判断方向判断电流元在磁场中受到的磁力电流元在磁场中受到的磁力右手螺旋右手螺旋载流导线受到的磁力载流导线受到的磁力11第11页/共45页结论结论1、载流、载流直导线直导线取电流元取电流元受力大小受力大小方向方向积分积分方向方向均匀磁场中载流导线所受安培力12第12页/共45页讨讨 论论13第13页/共45页2、任意形状任意形状导线导线取电流元取电流元受力大小受力大小方向如图所示方向如图所示建坐标系取分量建

5、坐标系取分量积分积分14第14页/共45页推论：推论：任意形状闭合载流线圈受合力为零在均匀磁场中在均匀磁场中练习：练习：如图如图，求半圆导线所受安培力，求半圆导线所受安培力方向竖直向上方向竖直向上15第15页/共45页导线导线1、2单位长度上单位长度上所受的磁力为所受的磁力为:平行电流的相互作用力扩展：扩展：1、电流的定义；、电流的定义；2、作业、作业9-2416第16页/共45页17第17页/共45页 例：已知：解解: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。非均匀磁场中载流导线所受安培力方向竖直向上方向竖直向上垂直垂直ab向上（更准确）向上（更准确）取电流元取电流元第18页/

6、共45页 例例1 在磁感强度为在磁感强度为B 的均匀磁场中，有一圆形的均匀磁场中，有一圆形载流导线，载流导线，a、b、c是其上三个长度相等的电流是其上三个长度相等的电流元，则它们所受安培力大小的关系为：元，则它们所受安培力大小的关系为：abcB安培定律的应用安培定律的应用19第19页/共45页解解 取一段电流元取一段电流元 例例 2 求如图不求如图不规则的平面载流导线规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的在均匀磁场中所受的力，已知力，已知 和和 。PL20第20页/共45页 结论：结论：任意平面载流导线在均匀磁场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中所受的力，与其始点和

7、终点相同的载流直导线所受的磁场力相同。直导线所受的磁场力相同。PL21第21页/共45页*例例3、如图所示在一无限长载流导线旁边放置一个、如图所示在一无限长载流导线旁边放置一个三角形线圈，两者在同一平面内，求三角形线圈各三角形线圈，两者在同一平面内，求三角形线圈各边所受磁力。边所受磁力。解：无限长载流导线在解：无限长载流导线在ab段上激发的磁场大小：段上激发的磁场大小：方向垂直纸面向里方向垂直纸面向里ab段载流导线所受磁力为段载流导线所受磁力为方向如图方向如图22第22页/共45页同理同理I1在在 bc段上电流元段上电流元I2dl处产生的磁场为处产生的磁场为(r为为I1离离I2dl的距离的距离

8、)方向垂直纸面向里方向垂直纸面向里bc段段I2dl所受磁力为所受磁力为bc段上各电流元所受磁力方向相同段上各电流元所受磁力方向相同方向如图方向如图23第23页/共45页ca段导线所受磁力大小为段导线所受磁力大小为方向如图方向如图24第24页/共45页25 *例例 4 半径为半径为R载有电流载有电流I2的导体圆的导体圆环与电流为环与电流为I1 的长直导线的长直导线 放在同一平面放在同一平面内（如图），直导内（如图），直导线与圆心相距为线与圆心相距为 d，且且 R d 两者间绝缘两者间绝缘，求求 作用在圆电流上的作用在圆电流上的磁场力。磁场力。OdR第25页/共45页26解：解：OdR.第26页/

9、共45页27OdR.第27页/共45页28OdR.第28页/共45页二、磁场对载流线圈作用的磁力矩二、磁场对载流线圈作用的磁力矩29第29页/共45页如果线圈为如果线圈为N匝匝*在非均匀磁场中，载流线圈除受到磁力矩外，还在非均匀磁场中，载流线圈除受到磁力矩外，还受到磁力的作用。受到磁力的作用。*上述公式适用于上述公式适用于任何形状的平面线圈任何形状的平面线圈。但必须是。但必须是均均匀场匀场。30第30页/共45页 讨论31第31页/共45页32第32页/共45页例例1、长直电流与圆形电流共面，并与其一直径相、长直电流与圆形电流共面，并与其一直径相重合，但两者绝缘，如图。设长直电流不动，圆形重合

10、，但两者绝缘，如图。设长直电流不动，圆形电流将如何运动？电流将如何运动？若（若（2）9-1333（1）若（若（3）9-13I第33页/共45页例例2、如图，在一固定的载流大平板附近有一载流、如图，在一固定的载流大平板附近有一载流小线框能自由转动或平动。线框平面与大平板垂小线框能自由转动或平动。线框平面与大平板垂直。大平板的电流与线框中电流方向如图所示。直。大平板的电流与线框中电流方向如图所示。则通电线框的运动情况对着大平板看是：则通电线框的运动情况对着大平板看是：(A)靠近大平板靠近大平板 (B)顺时针转动顺时针转动 (C)逆时针转动逆时针转动 (D)离开大平板向外运动离开大平板向外运动34第

11、34页/共45页例例3、把通电的直导线放在蹄形磁铁磁极的上方，把通电的直导线放在蹄形磁铁磁极的上方，如图所示。导线可以自由活动，且不计重力。当如图所示。导线可以自由活动，且不计重力。当导线内通以如图所示的电流时，从上往下看导线导线内通以如图所示的电流时，从上往下看导线将将(A)不动不动 (B)顺时针方向转动顺时针方向转动 (C)逆时针方向转动，然后下降逆时针方向转动，然后下降 (D)顺时针方向转动，然后下降顺时针方向转动，然后下降 (E)逆时针方向转动，然后上升逆时针方向转动，然后上升 35第35页/共45页*例例4 圆柱形磁铁圆柱形磁铁 N 极上方水平放置一个载流导线极上方水平放置一个载流导

12、线环，求其受力。已知在导线所在处磁场环，求其受力。已知在导线所在处磁场B的方向与的方向与竖直方向成竖直方向成 角角。如图由于对称性，圆环受的总磁如图由于对称性，圆环受的总磁力的方向只在铅直线圈平面方向，力的方向只在铅直线圈平面方向，其大小为：其大小为：解：圆环上电流元解：圆环上电流元Idl所受磁力大所受磁力大小小方向如图方向如图36第36页/共45页讨讨 论论真空中同一平面内，有两个置于不同位置的电流真空中同一平面内，有两个置于不同位置的电流元元 和和 ，它们之间相互作用力大小相等方，它们之间相互作用力大小相等方向相反的条件是向相反的条件是 ，它们之间相互作它们之间相互作用力满足牛顿第三运动定

13、律的条件是用力满足牛顿第三运动定律的条件是 两个电流元平行放置，两个电流元平行放置且它们中两个电流元平行放置，两个电流元平行放置且它们中点的连线与它们垂直点的连线与它们垂直37第37页/共45页稳恒磁场基本内容小结稳恒磁场基本内容小结 磁介质中磁介质中磁介质中安培磁介质中安培环路定理环路定理稳恒磁场稳恒磁场磁场对电流的作用磁场对电流的作用电流元的磁场电流元的磁场（毕奥萨伐尔定律）（毕奥萨伐尔定律）载流导线的磁场载流导线的磁场电流的磁场电流的磁场反映电磁场性质的反映电磁场性质的基本方程基本方程1.高斯定理高斯定理磁通量磁通量2.安培环路定理安培环路定理运动电荷的的磁场运动电荷的的磁场38第38页

14、/共45页稳恒磁场稳恒磁场磁场对电流的作用磁场对电流的作用电流的磁场电流的磁场磁场对电流元的作用磁场对电流元的作用安培定律安培定律磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用磁场对载流线圈的作用磁场对载流线圈的作用39第39页/共45页 课堂作业课堂作业 如图所示，一根长直导线载有电如图所示，一根长直导线载有电流流 ，矩形回路载，矩形回路载有电流有电流 。试计算作用在回路上的试计算作用在回路上的合力。合力。已知已知 d=1.0 cm，b=8.0 cm，l=0.12 m。40第40页/共45页 2.载流线圈在磁场中转动时三、磁力的功1.载流导线在磁场中移动时4

15、1第41页/共45页例例 一半径为一半径为R的半圆形闭合线圈，通有电流的半圆形闭合线圈，通有电流I，线，线圈放在均匀外磁场圈放在均匀外磁场B中，中，B的方向与线圈平面成的方向与线圈平面成300角，如右图，设线圈有角，如右图，设线圈有N匝，问：匝，问：（1）线圈的磁矩是多少？）线圈的磁矩是多少？解解（1）线圈的磁矩）线圈的磁矩与磁场方向成与磁场方向成600夹角夹角（3）图示位置转至平衡位置时，磁）图示位置转至平衡位置时，磁 力矩作功是多少？力矩作功是多少？（2）此时线圈所受力矩的）此时线圈所受力矩的 大小和方向？大小和方向？42第42页/共45页可见，磁力矩作正功可见，磁力矩作正功 方向由方向由 确定，为垂直于磁场的方向向确定，为垂直于磁场的方向向上。即从上往下俯视，线圈是逆时针旋转。上。即从上往下俯视，线圈是逆时针旋转。（2）此时线圈所受力矩的大小为）此时线圈所受力矩的大小为（3）线圈旋转时，磁力矩作功为）线圈旋转时，磁力矩作功为43第43页/共45页 本次作业:9-5、6、7、12、24 26、27、28、29 30、31、32、34、3644第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页