大学物理 少学时 第3版 教学课件 作者 张宇 第08章 稳恒磁场02-安培力、磁力矩.ppt

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1、第八章稳恒磁场8.1电流与电动势8.2磁场磁感应强度8.3毕奥-萨伐尔定律8.4安培环路定理8.5磁场载流导体的作用8.6磁介质对磁场的影响8.7铁磁质1o§8.4安培环路定理对于载流长直导线外，若选某一条磁力线为闭合回路，则一、安培环路定理真空中磁感应强度沿任一闭合回路的线积分，数值上等于该闭合回路所包围的所有电流的代数和乘以真空磁导率。与回路的形状和回路外的电流无关。2o（1）单根载流长直导线以长直导线为例，证明上述定理：设闭合回路为圆形回路（与成右螺旋）若回路绕向化为逆向时，则3o与成右螺旋

2、（2）单根载流长直导线对任意形状的回路4（3）电流在回路之外5安培环路定理（4）多根电流情况6说明：安培环路定理：真空的稳恒磁场中，磁感应强度沿任一闭合路径的线积分，等于该闭合路径所包围的所有电流的代数和乘以真空磁导率。电流正负的规定：与成右螺旋时，为正；反之为负。例：7二、安培环路定理的应用举例进行磁场分布的对称性分析；根据磁场分布的对称性选择合适的闭合回路；应用安培环路定理进行计算。解题步骤：合适的闭合回路（安培环路）的选择：（2）当回路经由非所求磁场时，使得回路上各点的磁感应强度，或；（1）

3、当回路经由所求磁场时，使得回路上各点的磁感应强度大小相等，即，且；8无限长载流螺线管内部磁场处处相等,外部磁场为零。（2）选回路。++++++++++++磁场的方向与电流成右螺旋。MNPO例1求长直密绕螺线管内磁场。（1）对称性分析：螺旋管内为均匀场，方向沿轴向，外部磁感强度趋于零，即。解：9当时，螺绕环内可视为均匀场。例2求载流螺绕环内的磁场。（2）选择合适的闭合回路——顺时针方向旋转的同心圆。令解：（1）对称性分析；环内线为同心圆，环外为零。10例3无限长载流圆柱体的磁场对称性分析选则合适的闭

4、合回路.解：11的方向与成右螺旋12第八章稳恒磁场8.1电流与电动势8.2磁场磁感应强度8.3毕奥-萨伐尔定律8.4安培环路定理8.5磁场载流导体的作用8.6磁介质对磁场的影响8.7铁磁质13一、磁场对载流导线的作用——安培定律导线中运动的电荷受到洛仑兹力的作用。安培力：导线上的电流元在宏观上看受到磁场的作用力。§8.5磁场对载流导体的作用S14有限长载流导线所受的安培力安培定律15根据对称性分析：解：例1如图一通有电流、半径为的半圆形导线放在磁感应强度为的均匀磁场中，导线平面与磁感强度垂直。求磁

5、场作用于导线的力。ABCo16因ABCo17取一段电流元例2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。解：PL18M,NO,PMNOPI如图均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP二、磁场对载流线圈的作用——磁力矩19线圈有N匝时MNOPIM,NO,P20结论：均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为与成右螺旋磁矩稳定平衡非稳定平衡讨论:21I霍耳电压霍耳系数++++++-----三、霍耳效应当磁场方向与电流方向垂直时，在与磁场和电流方向都垂直的载流导体两侧之间会出现电势差

6、，这种现象称为霍耳效应，出现的电势差称为霍耳电势差。22例1边长为0.2m的正方形线圈，共有50匝，通以电流2A，把线圈放在磁感应强度为0.05T的均匀磁场中.问在什么方位时，线圈所受的磁力矩最大？磁力矩等于多少？解得23IRQJKPo例2如图半径为0.20m，电流为20A，可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感应强度的大小为0.08T，方向沿x轴正向.问线圈受力情况怎样？线圈所受的磁力矩又为多少？解：把线圈分为JQP和PKJ两部分以为轴，所受磁力矩大小24IRQJKPo25第八章稳恒磁场8

7、.1电流与电动势8.2磁场磁感应强度8.3毕奥-萨伐尔定律8.4安培环路定理8.5磁场载流导体的作用8.6磁介质对磁场的影响8.7铁磁质26§8.6磁介质对磁场的影响能够对磁场有影响的物质称为磁介质。一、磁导率实验表明：相对磁导率磁导率介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度磁介质中的总磁感强度——表示磁介质磁化对磁场的影响27顺磁质抗磁质铁磁质（铁、钴、镍等）（铝、氧、锰等）（铜、铋、氢等）弱磁质磁介质的分类28二、磁化机理1.顺磁质磁化热运动分子磁矩无规则排列，不显磁性无外磁场有外磁场产生附加

8、磁场与外场同方向292.抗磁质磁化由电子进动产生感生磁矩引起的。当时，在dt时间内，感生磁矩力矩30三、有磁介质时的安培环路定理介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度磁介质中的总磁感强度根据真空中的安培环路定理，有引入辅助矢量安培环路定理可以写成31第八章稳恒磁场8.1电流与电动势8.2磁场磁感应强度8.3毕奥-萨伐尔定律8.4安培环路定理8.5磁场载流导体的作用8.6磁介质对磁场的影响8.7铁磁质321）起始磁化曲线2）曲线随H变化一、磁化曲线§8.6铁磁质33二、磁滞现象