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1、学校物理竞赛时间:10月24日19:00-21:00地点:逸夫楼505、507请带学生证参加竞赛上次课主要内容:1.运动电荷所受的磁场力:2.磁场的高斯定理:3.任意电流元所受的安培力:磁场对载流线圈的作用1.线圈所受的合外力?2.线圈所受的合外力矩?均匀磁场载流线圈放入磁场中,BI上下两导线受力如图,大小相等,方向相反在同一条直线上llBIFF1212+BFFdl.θ1考虑左右两线段受力情况,为方便,画俯视图,如图llBIFF1212+BFFdl.θ1llBIFF1212力矩:θmp+B.θmp
2、=Bsinθ定义:线圈磁矩:ΔpI=Snm线圈所围平面的法方向用右手螺旋法则确定:四指绕向电流方向,则母指指的是线圈所围平面的法方向.θMBsinI=llB12mpmp=BM×此式适用于均匀磁场中任何闭合载流线圈的情形。结论:1.均匀磁场中,载流线圈所受的合外力2.均匀磁场中,载流线圈所受的合外力力矩mp=BM×11-2-2载流导线的磁场一、毕奥萨伐尔定律dlI电流元任取实验指出:rdlIsin2dB8a在真空及SI制中:4πμordlIsin2dB=a真空中磁导率.IrPdlIdBIIrdlIa
3、IIdBrdlIaIIdBrdlI用矢量形式表示的毕奥萨伐尔定律二、毕奥萨伐尔定律的应用一般步骤:dlIa.任取电流元b.它在空间一点产生的磁场dBc.整个电流在空间该点产生的磁场1.直线电流在P点的磁场aββ12IB已知:一段直载流导线,电流强度为I,空间一点距该直线a,求:该点的磁感应强度?aIP+rdBa解:dlI1.任取电流元2.它在空间一点产生的磁场dB几何关系:+aldldlIβrdBPβa得到:+aββdB12Iβ1过p垂线转向电流起点的角度β2过p垂线转向电流终点的角度β1β2顺电
4、流转动为正,逆电流转动为负(1).当直线电流为无限长时+aββdB12I+aββdB12I(2).当直线电流为半无限长时aIxP2.圆电流轴线上P点的磁场已知:圆形导线,半径a电流强度为I,求:P点的磁感应强度?μ4πordlI2=μ4πordlIsin2dB=aPaxxIPdlIdBr=900adlI任取电流元它在空间一点产生的磁场dB解:方向如图ByBz==0由对称性:adlIdBxθxyzIdBrPdBxB=sinθdB=μIr4πodl2sinθ=πr4μoI2sinθdl=sin
5、θ=ar=Bx2+a2()23μo2πmprx2+a2)21(=adlIdBxθθxyzIra2μoIr23=x2+a2()23a2μoI2=μIa..2πr4πo2ar=θμπsinr4oI2dlB=(1).当:x=0,B=0Ia22a3B=0I2a(2).张角为的载流圆弧在讨论aI0(载流圆线圈在中心的磁场)其圆心处产生的磁感应强度3.有限长载流螺线管轴线上P点的磁场...................+++++++++++++++++++Rβ1β2P已知:有限长载流螺线管,半
6、径R,电流强度为I,轴线上一点P,如图求:该点的磁感应强度?=a2μoIBa2+x2()232n单位长度上的匝数=R2μoIBddR2+l2()223Id=ndlI+++++++++++++++++++ldlRβ1β2βPR...................解:在距p点l处任取厚为dl的圆电流它在p点产生的磁场dBn单位长度上的匝数Id=ndlIl=Rctgβ=RμoR2+l2()223ndlI2dl=cscR2ββd=R2μoIBddR2+l2()223.++++++++++++++++++
7、+ldlRβ1β2βPR..................求得:μoIn2cosβ2cosβ1()B=+++++++++++++++++++ldlRβ1β2βPR..................μoIn2cosβ2cosβ1()B=无限长螺线管得到:补充安培环路定理一、安培环路定理静电场的环路定理磁场的环路定理1.推导下面以无限长直导线为例进行讨论然后加以推广BIrl2).垂直于导线的平面上任意环路1).垂直于导线的平面上圆形环路r.Iθ磁感应强度沿任意闭合路径一周的线积分等于穿过闭合路径所
8、包围面积的电流的代数和与0的乘积。2.内容:(安培环路定律):电流和回路绕行方向构成右旋关系的取正值注意:确定电流的正负:电流和回路绕行方向构成右旋关系的取正值三个电流穿过环路I1I2I3lI1I2I3Bdl.=I1I2I3+o()Bdl.=I1I2I3+o()说明1).它只适用于恒定电流。2).I内有正、负,与L成右手螺旋关系为正。3).是全空间电流的贡献,4).说明磁场为非保守场称为涡旋场但只有I内对环路积分有贡献。二、环路定律的应用一般步骤:1.对称性分析2.做对称性环