第8周周日(21號)第6節課電氣14-3班第8周周日(21號)第5節課電氣14-2班第7周周末(20號)第9節課電氣14-1班第8周周日(19號)第6節課土木14-7班第8周周日(19號)第5節課土木14-6班第7周周末(18號)第10節課土木14-5班第8周周日(20號)第4節課計算機14-6班第7周周日(14號)第4節課計算機14-5班第7周周日(14號)第3節課計算機14-4班第8周周日(21號)第4節課機械14-6班第8周周日(21號)第3節課機械14-5班第7周周日(14號)第8節課機械14-4班時間班級演示實驗安排地點:綜合實驗樓2號樓516磁場對載流導線的作用一、安培定理設導線中每位自由電子以平均速率往右作定向運動,則每位自由電子在洛倫茲力的作用下以圓周運動的形式作側向甩尾,結果在導線的右側堆積負電荷,兩側堆積正電荷,在上下兩邊間產生一縱向霍耳電場,這電場制約自由電子的側向甩尾磁力矩做功,當電場力與洛倫茲力平衡時電子便不再作側向甩尾,仍以平均速率往右作定向運動,而晶格中的正離子只遭到霍耳電場力的作用。安培定理設導線中單位容積的自由電子數為n,它等于導線中單位容積的正離子數。
在電壓元中的正離子數為那些正離子所受霍耳電場的合力的宏觀效應便是電壓元在磁場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系上將電壓元的受力沿座標方向分解,再對各個份量積分。I直導線任意導線I二、勻強磁場情況或則:均勻磁場中彎曲導線所受磁場力為:其所受安培力在導線上取電壓元方向推論:均勻磁場中任意載流閉合回路所受合磁力為零均勻磁場中磁力矩做功,彎曲載流導線所受磁場力與從起點到終點間載有同樣電壓的直導線所受的磁場力相同。方向往右受力練習:求電壓在磁場中所受的力三非勻強磁場情況例1一長直電壓I后面垂直放一厚度為L的直線電壓i,其近端與長直電壓相距為a,求:電壓i受的力。adxxIi解:X2.求受磁場斥力方向如圖取由對稱性沿方向。平行載流導線間的互相斥力估算平行載流導線間的斥力,借助畢—薩定理與安培定理,求出其中一根導線的磁場分布,再估算其它載流導線在磁場中遭到的安培力。電壓單位“安培”的定義安培基準估算CD遭到的力,在CD上取一電壓元:同理可以證明載流導線AB單位寬度所受的力的大小也等于,方向指向導線CD。
電壓單位“安培”的定義表明:兩個同方向的平行載流直導線,通過磁場的作用,將互相吸引。反之,兩個反向的平行載流直導線,通過磁場的作用,將互相抵觸,而每一段導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的二無限長而圓截面極小的平行直導線中載有相等的電壓時,若在每米厚度導線上的互相斥力恰好等于,則導線中的電壓定義為1A。電壓單位“安培”的定義2.磁場對載流線圈的作用設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因為是圓形線圈,對邊受力大小應相等,方向相反。AD與BC邊受力大小為:AB與CD邊受力大小為:磁場對載流線圈的作用磁場作用在線圈上總的扭矩大小為:圖中?與?為互余的關系用?取代?,可得到扭力磁場對載流線圈的作用扭矩的方向:與線圈磁矩與磁感應硬度的矢量積相同;可用矢量式表示磁場對線圈的扭力:可以證明,上式除了對圓形線圈創立,對于均勻磁場中的任意形狀的平面線圈也創立。磁場對載流線圈的作用對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,線圈平面與磁場方向互相平行,扭矩最大,這一扭力有使?降低的趨勢。
(2)?=0,線圈平面與磁場方向垂直,扭力為零,線圈處于平衡狀態。(3)?=?,線圈平面與磁場方向互相垂直,扭力為零,但為不穩定平衡,與反向,微小擾動,磁場的扭矩使線圈轉向穩定平衡狀態。磁場對載流線圈的作用所以平面載流線圈在均勻磁場中不平動轉動到與同向:穩定平衡若與反向:不穩定平衡。非均勻磁場中:不但轉動,還要平動,移向較強的區域。+++++++++++++++B五磁力的功載流導線或載流線圈在磁力和磁扭矩的作用下運動時,磁力和磁扭力要做功。1載流導線在磁場中運動時,磁力的功AabIdc以直線電壓,勻強磁場為例上式說明當載流導線在磁場中運動時,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繞的面積內磁路量的增量,也即磁力所做的功等于電壓除以載流導線在聯通中所切割的磁感應線數。載流線圈在磁場中轉動時,磁扭矩的功B載流線圈在磁場中所受磁扭力磁扭矩的元功減號表示磁扭力做正功時降低。注意:恒定磁場不是保守力場,磁力的功不等于磁場能的降低,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。**********