第8周周日(21號(hào))第6節(jié)課電氣14-3班第8周周日(21號(hào))第5節(jié)課電氣14-2班第7周周末(20號(hào))第9節(jié)課電氣14-1班第8周周日(19號(hào))第6節(jié)課土木14-7班第8周周日(19號(hào))第5節(jié)課土木14-6班第7周周末(18號(hào))第10節(jié)課土木14-5班第8周周日(20號(hào))第4節(jié)課計(jì)算機(jī)14-6班第7周周日(14號(hào))第4節(jié)課計(jì)算機(jī)14-5班第7周周日(14號(hào))第3節(jié)課計(jì)算機(jī)14-4班第8周周日(21號(hào))第4節(jié)課機(jī)械14-6班第8周周日(21號(hào))第3節(jié)課機(jī)械14-5班第7周周日(14號(hào))第8節(jié)課機(jī)械14-4班時(shí)間班級(jí)演示實(shí)驗(yàn)安排地點(diǎn):綜合實(shí)驗(yàn)樓2號(hào)樓516磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、安培定理設(shè)導(dǎo)線中每位自由電子以平均速率往右作定向運(yùn)動(dòng),則每位自由電子在洛倫茲力的作用下以圓周運(yùn)動(dòng)的形式作側(cè)向甩尾,結(jié)果在導(dǎo)線的右側(cè)堆積負(fù)電荷,兩側(cè)堆積正電荷,在上下兩邊間產(chǎn)生一縱向霍耳電場(chǎng),這電場(chǎng)制約自由電子的側(cè)向甩尾磁力矩做功,當(dāng)電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)電子便不再作側(cè)向甩尾,仍以平均速率往右作定向運(yùn)動(dòng),而晶格中的正離子只遭到霍耳電場(chǎng)力的作用。安培定理設(shè)導(dǎo)線中單位容積的自由電子數(shù)為n,它等于導(dǎo)線中單位容積的正離子數(shù)。
在電壓元中的正離子數(shù)為那些正離子所受霍耳電場(chǎng)的合力的宏觀效應(yīng)便是電壓元在磁場(chǎng)中所受的安培力安培定理安培定理(與I反向)安培定理的微分方式安培定理的積分方式安培定理在直角座標(biāo)系上將電壓元的受力沿座標(biāo)方向分解,再對(duì)各個(gè)份量積分。I直導(dǎo)線任意導(dǎo)線I二、勻強(qiáng)磁場(chǎng)情況或則:均勻磁場(chǎng)中彎曲導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力為:其所受安培力在導(dǎo)線上取電壓元方向推論:均勻磁場(chǎng)中任意載流閉合回路所受合磁力為零均勻磁場(chǎng)中磁力矩做功,彎曲載流導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力與從起點(diǎn)到終點(diǎn)間載有同樣電壓的直導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力相同。方向往右受力練習(xí):求電壓在磁場(chǎng)中所受的力三非勻強(qiáng)磁場(chǎng)情況例1一長(zhǎng)直電壓I后面垂直放一厚度為L(zhǎng)的直線電壓i,其近端與長(zhǎng)直電壓相距為a,求:電壓i受的力。adxxIi解:X2.求受磁場(chǎng)斥力方向如圖取由對(duì)稱性沿方向。平行載流導(dǎo)線間的互相斥力估算平行載流導(dǎo)線間的斥力,借助畢—薩定理與安培定理,求出其中一根導(dǎo)線的磁場(chǎng)分布,再估算其它載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中遭到的安培力。電壓?jiǎn)挝弧鞍才唷钡亩x安培基準(zhǔn)估算CD遭到的力,在CD上取一電壓元:同理可以證明載流導(dǎo)線AB單位寬度所受的力的大小也等于,方向指向?qū)Ь€CD。
電壓?jiǎn)挝弧鞍才唷钡亩x表明:兩個(gè)同方向的平行載流直導(dǎo)線,通過磁場(chǎng)的作用,將互相吸引。反之,兩個(gè)反向的平行載流直導(dǎo)線,通過磁場(chǎng)的作用,將互相抵觸,而每一段導(dǎo)線單位寬度所受的作用力的大小與這兩電壓同方向的引力相等。“安培”的定義:真空中相距1m的二無限長(zhǎng)而圓截面極小的平行直導(dǎo)線中載有相等的電壓時(shí),若在每米厚度導(dǎo)線上的互相斥力恰好等于,則導(dǎo)線中的電壓定義為1A。電壓?jiǎn)挝弧鞍才唷钡亩x2.磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用設(shè)任意形狀的平面載流線圈的面積S,電壓硬度I,則:線圈的磁矩IPm因?yàn)槭菆A形線圈,對(duì)邊受力大小應(yīng)相等,方向相反。AD與BC邊受力大小為:AB與CD邊受力大小為:磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用磁場(chǎng)作用在線圈上總的扭矩大小為:圖中?與?為互余的關(guān)系用?取代?,可得到扭力磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用扭矩的方向:與線圈磁矩與磁感應(yīng)硬度的矢量積相同;可用矢量式表示磁場(chǎng)對(duì)線圈的扭力:可以證明,上式除了對(duì)圓形線圈創(chuàng)立,對(duì)于均勻磁場(chǎng)中的任意形狀的平面線圈也創(chuàng)立。磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用對(duì)于任意形狀平面載流線圈~許多小圓形線圈的組合.討論:(1)?=?/2,線圈平面與磁場(chǎng)方向互相平行,扭矩最大,這一扭力有使?降低的趨勢(shì)。
(2)?=0,線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,扭力為零,線圈處于平衡狀態(tài)。(3)?=?,線圈平面與磁場(chǎng)方向互相垂直,扭力為零,但為不穩(wěn)定平衡,與反向,微小擾動(dòng),磁場(chǎng)的扭矩使線圈轉(zhuǎn)向穩(wěn)定平衡狀態(tài)。磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用所以平面載流線圈在均勻磁場(chǎng)中不平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)到與同向:穩(wěn)定平衡若與反向:不穩(wěn)定平衡。非均勻磁場(chǎng)中:不但轉(zhuǎn)動(dòng),還要平動(dòng),移向較強(qiáng)的區(qū)域。+++++++++++++++B五磁力的功載流導(dǎo)線或載流線圈在磁力和磁扭矩的作用下運(yùn)動(dòng)時(shí),磁力和磁扭力要做功。1載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),磁力的功AabIdc以直線電壓,勻強(qiáng)磁場(chǎng)為例上式說明當(dāng)載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),假若電壓保持不變,磁力所做的功等于電壓除以通過回路所環(huán)繞的面積內(nèi)磁路量的增量,也即磁力所做的功等于電壓除以載流導(dǎo)線在聯(lián)通中所切割的磁感應(yīng)線數(shù)。載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),磁扭矩的功B載流線圈在磁場(chǎng)中所受磁扭力磁扭矩的元功減號(hào)表示磁扭力做正功時(shí)降低。注意:恒定磁場(chǎng)不是保守力場(chǎng),磁力的功不等于磁場(chǎng)能的降低,但是,洛倫茲力是不做功的,磁力所做的功是消耗電源的能量來完成的。**********