9-3磁场对载流导线的作用

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《磁场对通电导线的作用力》优质教案6

《磁场对通电导线的作用力》优质教案6

《磁场对通电导线的作用力》优质教案6一、教学内容本节课选自高中物理教材《电磁学》第四章第二节,详细内容主要围绕磁场对通电导线的作用力进行讲解。

包括磁场的基本概念、安培力的计算方法以及左手定则的应用。

二、教学目标1. 让学生理解磁场对通电导线的作用力原理,掌握安培力的计算方法。

2. 培养学生运用左手定则解决实际问题的能力。

3. 激发学生对电磁学的学习兴趣,提高学生的科学素养。

三、教学难点与重点难点:安培力的计算方法,左手定则的应用。

重点:磁场对通电导线的作用力原理,安培力与电流、磁场的关系。

四、教具与学具准备1. 教具:电流表、电压表、导线、磁铁、演示用电磁铁、电源等。

2. 学具:学生分组实验所需电流表、电压表、导线、磁铁、电源等。

五、教学过程1. 实践情景引入:用演示用电磁铁吸引铁屑,引导学生思考磁场对通电导线的作用力。

2. 讲解磁场对通电导线的作用力原理,引导学生学习安培力计算方法。

3. 举例讲解:通过例题讲解安培力计算方法,左手定则的应用。

4. 随堂练习:让学生分组实验,测量不同电流、磁场下导线的受力情况,验证安培力计算方法。

六、板书设计1. 磁场对通电导线的作用力原理:安培力计算方法:F = BILsinθ左手定则2. 实例分析:安培力计算与左手定则应用3. 随堂练习:分组实验数据及结论七、作业设计1. 作业题目:(1)计算题:一根长为1m,电流为2A的直导线,垂直放置于磁感应强度为0.5T的磁场中,求导线所受安培力。

(2)应用题:简述左手定则,并说明其在实际中的应用。

2. 答案:(1)F = BILsinθ = 0.5 2 1 sin90° = 1N(2)左手定则:伸开左手,使拇指、食指和中指垂直,中指指向磁场方向,食指指向电流方向,拇指所指方向即为安培力的方向。

实际应用:判断电磁铁的极性,判断电动机的转向等。

八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等方式,使学生掌握了磁场对通电导线的作用力原理,安培力的计算方法及左手定则的应用。

医学物理学(第7版)教学大纲

医学物理学(第7版)教学大纲

前言《医学物理学》是国家教育部规定的高等医学院校临床医学、预防医学等专业的一门必修基础课,是为这些专业的学生提供较系统的物理学知识,使他们在中学物理学教育基础上,进一步学习医学专业所必需的物理学的基本概念、基本规律、基本方法,为后继课程的学习以及将来从事专业工作打下一个良好的基础。

我校《医学物理学》教材选用人民卫生出版社出版普通高等教育“十一五”国家级规划教材《医学物理学》第7版(胡新珉主编)。

依据学校的教学计划,本课程共96学时,其中理论课68学时,实验课28学时。

因此制定本“教学大纲”。

因为教材是按72~108学时编写。

所以,“教学大纲”既参照卫生部1982年“高等医学院校《医用物理学》教学大纲(试用本)”和医药类大学物理课程教学的基本要求,也结合当前教育改革倡导素质教育,针对临床医学、预防医学、影像学、法医学、护理学、药学等专业的特点编写。

“大纲”内容分为掌握、熟悉、了解和自学。

自学内容课堂上教师原则上不讲授,属自学内容,结业考试中一般不作要求。

第一章力学的基本定律(自学)第二章物体的弹性一、学习要求本章要求熟悉描述物体弹性的基本概念,对人体骨骼和肌肉组织的力学特性要有一定的了解。

二、讲授内容和要求等级章节次序内容等级第一节线应变与正应力一线应变熟悉二正应力熟悉三正应力与线应变的关系熟悉四弯曲自学第二节切应变与切应力一切应变熟悉二切应力熟悉三切应力与切熟应变的关系悉四扭转自学第三节体应变与体应力一体应变熟悉二体应力熟悉三体应力与体应变的关系熟悉第四节生物材料的黏弹性自学三、授课学时:2学时。

四、练习:第27~28页,2-6、2-9。

第三章流体的运动一、学习要求本章要求掌握理想流体作稳定流动时的基本规律,即连续性方程和伯努利方程以及它们的应用;熟悉实际流体的流动规律和泊肃叶定律;了解斯托克司定律和血液在循环系统中的流动规律。

二、讲授内容和要求等级章节次序内容等级第一节理想流体的稳定流动一理想流体熟悉二稳定流动熟悉三连续性方程掌握第二节伯努利方程一伯努利方程掌握二伯努利方程的应用掌握第三节黏性流体的流动一层流和湍流熟悉二牛顿黏滞定律熟悉三雷诺数了解第四节黏性流体的运动规律一黏性流体的伯努利方程了解二泊肃叶定律熟悉三斯托克司定律了解第五节血液在循环系统中的流动一血液的组成及特性自学二心脏做功了解三血流速度分布自学四血流过程中的血压分布自学三、授课学时:4学时。

智慧树答案基础物理知到课后答案章节测试2022年

智慧树答案基础物理知到课后答案章节测试2022年

第一章1.用一根细线吊一重物,重物下再系一根同样线,现突然用力拉下面的线,则()。

答案:下面的线先断2.一质点在平面上运动,若质点所受合力不为零且速度大小保持不变,则质点所受合力与其速度的夹角为( )度。

答案:903.在码头安装轮胎,其作用是( )。

答案:减小船的冲力4.系统动量守恒的条件是()。

答案:系统所受合外力的矢量和为零5.体重、身高相同的甲乙两人,分别用双手握住无摩擦轻滑轮的绳子各一端.他们由初速率为零向上爬,经过一定时间,甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍,则到达顶点的情况是( )。

答案:同时到达6.下列说法正确的是()。

答案:物体只受到一个力的作用,其运动状态一定在改变;物体的惯性只与质量有关7.有两个力作用在一个有固定转轴的刚体上,则下列说法正确的是()。

答案:这两个力都垂直于轴作用时,它们对轴的合力矩可能是零;这两个力都平行于轴作用时,它们对轴的合力矩一定是零8.运动需要力进行维持。

()答案:错9.作用力和反作用力属于同一种性质的力。

()答案:对10.角动量与参考点的选取无关。

()答案:错第二章1.对一个作简谐振动的物体,下面哪种说法是正确的?()答案:物体位于平衡位置且向正方向运动时,速度最大,加速度为零2.下列说法正确的是 ( )。

答案:平面简谐波的波形是一余弦(或正弦)曲线3.当一点波源发出的波从一种介质传播到另一种介质时,下列特征量中不发生变化的是()。

答案:频率4.一横波的波动方程为y=2cosπ(20t-5x)(米),它的波速为()米/秒。

答案:2.55.在驻波的两个相邻的波节之间,各质点在振动时,它们的下列运动参量中,始终相同的是()。

答案:位相6.产生机械波的必要条件是()。

答案:连续介质;波源7.关于波的叠加和干涉,下列说法中不正确的是( )。

答案:两列频率相同的波相遇时,振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大;两列频率相同的波相遇时,振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点;两列频率不相同的波相遇时,因为没有稳定的干涉图样,所以波没有叠加8.简谐振动曲线是一条余弦(或正弦)曲线。

普通物理学第八章恒定电流的磁场课后思考题

普通物理学第八章恒定电流的磁场课后思考题

思考题9-1 为什么不能简单地定义B 的方向就是作用在运动电荷上的磁力方向? 答:运动电荷磁力的方向不仅与磁感应强度B 的方向有关,还与电荷的运动方向、电荷的正负有关。

如果电荷运动的方向与磁场方向在同一直线上,此时电荷受力为零,因此不能定义B 的方向就是作用在运动电荷上的磁力方向。

9-2 在电子仪器中,为了减小与电源相连的两条导线的磁场,通常总是把它们扭在一起。

为什么?答:可以将扭在一起的两条通电导线看成是交织在一起的两个螺线管。

管外的磁场非常弱;因两个螺线管的通电电流大小相等、方向相反,而且匝数基本相当,管内的磁场基本上可以相互抵消。

因此,与电源相连的两条导线,扭在一起时比平行放置时产生的磁场要小得多。

9-3 长为L 的一根导线通有电流I ,在下列情况下求中心点的磁感应强度:(1)将导线弯成边长为L /4的正方形线圈;(2)将导线弯成周长为L 的圆线圈,比较哪一种情况下磁场更强。

解:在本题图 (a)中,由于正方形线圈电流沿顺时针方向,线圈的四边在中心处产生的磁场大小相等,方向都是垂直纸面向里。

所以,正方形中心点的磁感应强度为四边直导线产生得磁感应强度的叠加。

由教材例题6-1可知,其大小应为0214(sin sin )4I B r μββπ=- 将/8r L =,1/4βπ=-,2/4βπ=代入上式得()00042sin 4 3.604I I IB r L Lμμπππ=== 在图6-2(b)中,通电线圈中心处产生的磁场方向也是垂直纸面向里,大小由教材例题6-2可知为0'2I B Rμ=其中,/2R L π=。

则00' 3.14I I B L Lμμπ==比较得'B B >。

9-4 在载有电流I 的圆形回路中,回路平面内各点磁场方向是否相同?回路内各点的B 是否均匀?答:根据毕奥一萨伐尔定律,用右手螺旋关系可以判定:载流圆形回路平面(a) (b)思考题9-3内各点的磁感应强度B 方向相同,都垂直于回路平面,但回路平面内各点.B 的大小不同,即B 的分布非均匀。

大学物理10.5磁场对载流导线作用安培定律Xiao

大学物理10.5磁场对载流导线作用安培定律Xiao

若d=1m, 则当
B2
dF1
dF2
B1
dF1 dF2 0 2 10 7 N / m
dl1 dl2 2 π
d
时,有 I1 I2 1A
在真空中两平行长直导线相距 1 m ,通有大小相等、 方向相同的电流,当两导线每单位长度上的吸引力 为 2 107 N m1 时,规定这时的电流为 1 A(安培).
10.5 磁场对载流导线的作用
——安培定律
南京理工大学应用物理系
10.5 磁场对载流导线的作用—安培定律
一、安培定律
描写电流元在磁场中受安培力的规律. Idl
安培定律的表述:
dF
B
一个电流元在磁场中所受磁场力为电流元 Idl 与磁感
应强度 B 的矢量积。
用矢量式表示: dF Idl B
大小:dF IdlBsin
I2 导线左端距 I1 为 a,求导线 I2 所 受到的安培力。
I 1o
x
I 2 dx x
解:建立坐标系,坐标原点选在 I1上, 分割电流元, 长度为 dx ,
a L B1
电流元受安培力大小为:dF I 2dxB 1 sin
其中
B1
0 I1 2x
,
2
南京理工大学应用物理系
10.5 磁场对载流导线的作用—安培定律
Idl
Fx dFx BI 00dy 0
L
dFy
dy x
dFx dx
Fy
dFy
BI0
dx
BIL
F
Fy
BILj
F OP
与前面的普遍结论一致.
南京理工大学应用物理系
10.5 磁场对载流导线的作用—安培定律

初中九年级(初三)物理 第三节磁场对电流的作用左手定则

初中九年级(初三)物理 第三节磁场对电流的作用左手定则

第三节 磁场对电流的作用 左手定则教学目的:了解磁场中垂直于磁场方向的通电直导线所受作用力的大小与电流的大小和导线在磁场中的长度有关。

掌握左手定则复 习:1 条形磁铁的磁场和蹄形磁铁的磁场磁力线的分布情况2 通电长直导线,环形电流和通电螺线管磁场的磁力线的分布情况引入:电流能产生磁场,那么磁场对电流会不会有作用呢?讲授新课:一:磁场对电流的作用:实 验: 如图3-16所示,把一根直导线放在一个蹄形磁铁里,使导线跟磁场方向垂直。

演示:当给导线通电时现象:导线运动起来表明:通电导线在磁场中要受到力的作用———安培力设问:安培力的大小与那些因素有关呢?演示:保持导线垂直于磁场方向,改变导线中电流的大小现象:导线的摆角大小随着改变,电流大,摆角大;电流小,摆角小。

表明:垂直于磁场方向的通电导线,受到磁场的作用力(安培力)的大小跟导线中的电流的大小有关,电流大,作用力大;电流小,作用力小.演示: 保持电流的大小不变,改变置于磁场中的那段导线的长度现象: 垂直于磁场方向的通电直导线,受到磁场的作用力(安培力)大小还跟导线在磁场中的长度有关,导线长,作用大;导线短,作用小。

二:左手定则:如图3-16所示:演示:如果改变导线中的电流方向现象:导线运动方向随之改变表明:通电导线在磁场中所受的安培力的方向与导线中的电流方向有关演示:如果调换磁铁两极的位置,即改变磁场方向现象:导线运动方向也随之改变表明:通电导线在磁场中所受的安培力的方向与磁场方向有关设问:通电导线在磁场中所受安培力的方向跟磁场方向,电流方向之间有怎样的关系呢? 左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁力线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大拇指所指的方向,就是通电导线所受的安培力的方向。

(如图3-17所示)说明:⑴ 已知磁场方向,电流方向和安培力方向中任何两个方向可以利用安培定则判断第三个的方向⑵ 当通电导线跟磁场方向平行时,磁场对导线的作用力为零,如果通电导线跟磁场方向既不垂直也不平行而成任一角度,磁场对电流有作用力,但作用力比互相垂直时要小。

大学物理东南大学第七版上册第四章知识点总结

大学物理东南大学第七版上册第四章知识点总结

大学物理东南大学第七版上册第四章知识点总结一.静电场:1.真空中的静电场库仑定律→电场强度→电场线→电通量→真空中的高斯定理r适用范围:真空中静止的两个点电荷F⑵电场强度定义式:Eqo⑶电场线:是引入描述电场强度分布的曲线。

曲线上任一点的切线方向表示该点的场强方向,曲线疏密表示场强的大小。

静电场电场线性质:电场线起于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远,不闭合,在没有电荷的地方不中断,任意两条电场线不相交。

⑷电通量:通过任一闭合曲面S的电通量为e S dS方向为外法线方向1E dS⑸真空中的高斯定理:e S o E dSqi1int只能适用于高度对称性的问题:球对称、轴对称、面对称应用举例:球对称:0均匀带电的球面E Q4r20(r R)(r R)均匀带电的球体Qr40R3E Q240r(r R)(r R)轴对称:无限长均匀带电线E2or0(r R)无限长均匀带电圆柱面E(r R)20r面对称:无限大均匀带电平面E E⑹安培环路定理:dl0l2o★重点:电场强度、电势的计算电场强度的计算方法:①点电荷场强公式+场强叠加原理②高斯定理电势的计算方法:①电势的定义式②点电荷电势公式+电势叠加原理电势的定义式:UA AP E dl(UP0)B电势差的定义式:UAB UA UB A电势能:Wp qo PP0E dlE dl(WP00)2.有导体存在时的静电场导体静电平衡条件→导体静电平衡时电荷分布→空腔导体静电平衡时电荷分布⑴导体静电平衡条件:Ⅰ.导体内部处处场强为零,即为等势体。

Ⅱ.导体表面紧邻处的电场强度垂直于导体表面,即导体表面是等势面⑵导体静电平衡时电荷分布:在导体的表面⑶空腔导体静电平衡时电荷分布:Ⅰ.空腔无电荷时的分布:只分布在导体外表面上。

Ⅱ.空腔有电荷时的分布(空腔本身不带电,内部放一个带电量为q的点电荷):静电平衡时,空腔内表面带-q电荷,空腔外表面带+q。

3.有电介质存在时的静电场⑴电场中放入相对介电常量为r电介质,电介质中的场强为:E⑵有电介质存在时的高斯定理:S D dS q0,int E0r各项同性的均匀介质D0rE⑶电容器内充满相对介电常量为r的电介质后,电容为C rC0★重点:静电场的能量计算①电容:②孤立导体的电容UU U举例:平行板电容器C圆柱形电容器 C4oR1R2os球形电容器CR2R1d2oL R2ln(R1Q211Q U C(U)2 ③ 电容器储能公式We2C22④静电场的能量公式We wedV E2dVVV12二.静磁场:1.真空中的静磁场磁感应强度→磁感应线→磁通量→磁场的高斯定理⑴磁感应强度:大小B F方向:小磁针的N极指向的方向 qvsin⑵磁感应线:是引入描述磁感应强度分布的曲线。

教案:磁场对电流的作用

教案:磁场对电流的作用

磁场对电流的作用一、磁场对载流直导体的作用电磁力:把通电导体在磁场中受到的作用力。

也称安培力,用F 表示,单位是牛顿(N)。

1、电磁力的大小通电导体长度一定时,电流越大,导体所受电磁力越大;电流一定时,通电导体越长,所受电磁力越大。

电磁力F的大小与导体电流成正比,与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在位置的磁感应强度成正比。

即:F=BIL 式中 B—均匀磁场的磁感应强度(特);I —导体中的电流强度(安);L—导体在磁场中的有效长度(米);F—导体受到的电磁力(牛);如果电流方向与磁场方向不垂直,夹角为α,则电磁力计算公式 F=BILsinα当导体垂直于磁感应强度的方向放置时,α=90o,导体所受到的电磁力最大;当导体与磁场方向平行放置时,α=0o,导体所受到的电磁力最小,为零。

2、电磁力的方向若改变导体电流方向或磁极极性,则导体会向相反方向运动,通电直导体在磁场中的受力方向可用左手定则来判断。

平伸左手,让大拇指与其余四指垂直,让磁力线垂直穿入掌心,四指指向电流方向,则大拇指所指即为通电导体所受电磁力方向。

教案内容、过程教法时间分配【例题】如图所示,在磁感应强度大小为B的磁场中垂直放置一根长为5m的载流直导体,测得受到的电磁力为2N,试求:(1)磁感应强度B;(2)标出电磁力的方向;(3)若通入导体的电流为0,则导体受到的电磁力为多少?该区域的磁感应强度为多少?解:(1) 电磁力F=BIL将F=2N,L=5m,I=2A代入上式求得B=F/(IL)=0.2T(2)电磁力方向垂直向上(3)F=0,B=0.2T3、平行直导线间的作用给两根平行直导体通以相同方向的电流,导体之间将相互吸引;通以相反方向的电流,导体之间将相互排斥。

高压输电线采用裸导线输电,导线之间将产生吸引力,为防止输电线路短路,两根输电线之间必须保持一定距离。

二、磁场对通电线圈的作用如图所示,在均匀磁场中放置一个矩形线圈,当给线圈通入电流时,线圈的两个有效边受到的作用力大小相等、方向相反,构成一对力偶,产生电磁转矩,使线圈绕轴线旋转起来,线圈的旋转方向可用左手定则判断。

第七章恒定磁场-习题解答

第七章恒定磁场-习题解答
第七章、稳恒磁场
7-3 如图所示,一无限长载流绝缘直导线弯成如附图所示的
形状。求使o点的磁感应强度为零的半径a和b的比值。
解 该载流系统由三部分组成,o点的磁感
应强度为载有相同电流的无限长直导线
及两个半径分别为a和b的圆环分别在该
处激发的磁感应强度的矢量和。设磁场 方向以垂直纸面向内为正,向外为负。
方向垂直纸面向里。 (2)由磁矩定义
方向垂直纸面向里。
第七章、稳恒磁场
7-20 质谱仪的构造原理如图所示。离子源S提供质量为M、
电荷为q的离子。离子初速很小,可以看作是静止的,然后经
过电压U的加速,进入磁感应强度为B的均匀磁场,沿着半圆
周运动,最后到达记录底片P上。测得离子在P上的位置到入
口处A的距离为x。试证明该离子的质量为:M ? qB 2 x 2 。
或由磁感应线是闭合曲线,也可推知
??
Φaefd
?
? Φabcd
?
0.24Wb
? Φ ? ?B?dS ? 0
第七章、稳恒磁场
7-9 一个非均匀磁场磁感应强度的变化规律为B=ky(k为常 量),方向垂直纸面向外。磁场中有一边长为a的正方形线 框,其位置如图所示。求通过线框的磁通量。
解 在线框内坐标为y处取一长为a宽为 dy的矩形面积元dS,在dS中磁场可认 为是均匀的,则通过dS的磁通量
? I2l
? 0 I1
2πx1
I2l
? ?7.2?
F2 10?4
? B2I2l N
?
? 0 I1
2πx2
I2l
负号表示合力方向水平向左。
第七章、稳恒磁场
习题7-16 一长直导线通有电流I =20A,另一导线ab通 有电流I?=10A,两者互相垂直且共面,如图所示。求导 线ab所受的作用力和对o点的力矩。

第四章磁场对载流导体的作用-4

第四章磁场对载流导体的作用-4
L L
Idl
dF
Idl
dF
B
B
长为l,电流I,磁感应强度为B的 均匀磁场,电流方向与B夹角为θ
F IB sin dl IBl sin
0
23
l
洛仑兹力与安培力的关系
电子数密度为n,漂移速度u dl内总电子数为N=nSdl, eu B 每个电子受洛仑兹力f N 个电子所受合力总和是安培力 吗? 洛伦兹力f 作用在金属内的电子上 安培力 作用在导体金属上
电流
q dq dI lim neudS cos neu dS t 0 t dt
q (utS cos )ne
j电流
密度

N个电子所受合力总和大小
N=nSl I
dF f euBN (eunS)Bl IBl
传递机制可以有多种,但最终达到稳恒
'
F2 和 F '2 大小相等,方向相反,形成 a(b)
力偶
31
F2

' F 2 d(c)
B
n
F1
a
d
F2
I

' b F1
c
' F2 B
a(b)
n
F2

' F 2 d(c)
B
n
l1 ' l1 M F2 cos F 2 cos BIl1l2 cos BIS cos BIS sin 2 2
7
① 式中K 称作霍耳系数.
② 式中d为导体块顺着磁场方向的厚度。 实验表明:△U与导体块的宽度b无关。
B.霍耳系数的微观解释

大学物理 第九章 课后答案

大学物理 第九章 课后答案

习题九9-1 在同一磁感应线上,各点B的数值是否都相等?为何不把作用于运动电荷的磁力方向定义为磁感应强度B的方向?解: 在同一磁感应线上,各点B的数值一般不相等.因为磁场作用于运动电荷的磁力方向不仅与磁感应强度B的方向有关,而且与电荷速度方向有关,即磁力方向并不是唯一由磁场决定的,所以不把磁力方向定义为B的方向.题9-2图9-2 (1)在没有电流的空间区域里,如果磁感应线是平行直线,磁感应强度B的大小在沿磁感应线和垂直它的方向上是否可能变化(即磁场是否一定是均匀的)? (2)若存在电流,上述结论是否还对?解: (1)不可能变化,即磁场一定是均匀的.如图作闭合回路abcd 可证明21B B=∑⎰==-=⋅0d 021I bc B da B l B abcdμ∴ 21B B=(2)若存在电流,上述结论不对.如无限大均匀带电平面两侧之磁力线是平行直线,但B方向相反,即21B B≠.9-3 用安培环路定理能否求有限长一段载流直导线周围的磁场?答: 不能,因为有限长载流直导线周围磁场虽然有轴对称性,但不是稳恒电流,安培环路定理并不适用.9-4 在载流长螺线管的情况下,我们导出其内部nI B 0μ=,外面B =0,所以在载流螺线管 外面环绕一周(见题9-4图)的环路积分⎰外B L·d l =0但从安培环路定理来看,环路L 中有电流I 穿过,环路积分应为⎰外B L·d l =I 0μ这是为什么?解: 我们导出nl B 0μ=内,0=外B 有一个假设的前提,即每匝电流均垂直于螺线管轴线.这时图中环路L 上就一定没有电流通过,即也是⎰∑==⋅LI l B 0d 0μ外,与⎰⎰=⋅=⋅Ll l B 0d 0d外是不矛盾的.但这是导线横截面积为零,螺距为零的理想模型.实际上以上假设并不真实存在,所以使得穿过L 的电流为I ,因此实际螺线管若是无限长时,只是外B 的轴向分量为零,而垂直于轴的圆周方向分量rIB πμ20=⊥,r 为管外一点到螺线管轴的距离.题 9 - 4 图9-5 如果一个电子在通过空间某一区域时不偏转,能否肯定这个区域中没有磁场?如果它发 生偏转能否肯定那个区域中存在着磁场?解:如果一个电子在通过空间某一区域时不偏转,不能肯定这个区域中没有磁场,也可能存在互相垂直的电场和磁场,电子受的电场力与磁场力抵消所致.如果它发生偏转也不能肯定那个区域存在着磁场,因为仅有电场也可以使电子偏转.9-6 已知磁感应强度0.2=B Wb ·m -2的均匀磁场,方向沿x 轴正方向,如题9-6图所示.试求:(1)通过图中abcd 面的磁通量;(2)通过图中befc 面的磁通量;(3)通过图中aefd 面的磁通量.解: 如题9-6图所示题9-6图(1)通过abcd 面积1S 的磁通是24.04.03.00.211=⨯⨯=⋅=S BΦWb(2)通过befc 面积2S 的磁通量022=⋅=S BΦ(3)通过aefd 面积3S 的磁通量24.0545.03.02cos 5.03.0233=⨯⨯⨯=θ⨯⨯⨯=⋅=S B ΦWb (或曰24.0-Wb )题9-7图9-7 如题9-7图所示,AB 、CD 为长直导线,C B为圆心在O 点的一段圆弧形导线,其半径为R .若通以电流I ,求O 点的磁感应强度.解:如题9-7图所示,O 点磁场由AB 、C B、CD 三部分电流产生.其中AB 产生 01=BCD 产生RIB 1202μ=,方向垂直向里CD 段产生 )231(2)60sin 90(sin 24003-πμ=-πμ=︒︒R I R I B ,方向⊥向里 ∴)6231(203210ππμ+-=++=R I B B B B ,方向⊥向里. 9-8 在真空中,有两根互相平行的无限长直导线1L 和2L ,相距0.1m ,通有方向相反的电流,1I =20A,2I =10A ,如题9-8图所示.A ,B 两点与导线在同一平面内.这两点与导线2L 的距离均为5.0cm .试求A ,B 两点处的磁感应强度,以及磁感应强度为零的点的位置.题9-8图解:如题9-8图所示,A B方向垂直纸面向里42010102.105.02)05.01.0(2-⨯=⨯+-=πμπμI I B A T(2)设0=B在2L 外侧距离2L 为r 处 则02)1.0(220=-+rI r Iπμπμ 解得 1.0=r m题9-9图9-9 如题9-9图所示,两根导线沿半径方向引向铁环上的A ,B 两点,并在很远处与电源相连.已知圆环的粗细均匀,求环中心O 的磁感应强度.解: 如题9-9图所示,圆心O 点磁场由直电流∞A 和∞B 及两段圆弧上电流1I 与2I 所产生,但∞A 和∞B 在O 点产生的磁场为零。

磁场对通电导线的作用

磁场对通电导线的作用
故线圈向左运动.只有选项A正确.
解法二 等效法 将环形电流等效成小磁针,如图所示,根据异名磁极相吸引知, 线圈将向左运动,选A.也可将左侧条形磁铁等效成环形电流,根 据结论“同向电流相吸引,异向电流相排斥”,也可判断出线圈 向左运动,选A. 答案:A
三、归纳总结
判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势的思路:
答案:B
例2 如图所示,把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁
铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直线圈平面.当线圈内通以图示方向 的电流后,线圈的运动情况是( ) A.线圈向左运动 B.线圈向右运动 C.从上往下看顺时针转动 D.从上往下看逆时针转动
解析:解法一 电流元法首先将线圈分成很多小段,每一小段可看作 一直线电流元,取其中上、下两小段分析,其截面图和受到的安培力 情况如图所示.根据对称性可知,线圈所受安培力的合力水平向左,
研究对象: 通电 明确 导体所在位置的磁
导线或导体
场分布情况
导体的运动方向或 导体的受力情况 确定 运动趋势的方向
利用 左手定则
磁场对通电导线的作用
一、知识梳理
磁场对通电导线的作用——安培力
1.安培力的方向 (1)左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指 垂直 ,并且都与手掌在同
一个平面这时
拇指 所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向. (2)两平行的通电直导线间的安培力:同向电流互相 吸引 ,异向电流互
(3)等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁.条形磁铁也 可等效成环形电流或通电螺线管.通电螺线管也可以等效成很多匝的环 形电流来分析.
(4)利用结论法 ①两电流相互平行时无转动趋势,同向电流相互吸引,异向电流相互排斥; ②两电流不平行时,有转动到相互平行且电流方向相同的趋势.(慎重) (5)转换研究对象法:定性分析磁体在电流磁场作用的受力和运动时,可先分析 电流在磁体的磁场中受到的安培力,然后由牛顿第三定律,再确定磁体所受电流 的作用力.

磁场的十大作用

磁场的十大作用

磁场的十大作用磁场是一种物理现象,它可以对周围的物质产生影响,从而产生各种有趣的效应。

以下是磁场的十大作用:1. 使物体运动:当一个电流通过导线时,会在导线周围产生一个磁场。

如果在这个磁场中放置一个永久磁铁,那么永久磁铁就会受到力的作用而运动。

2. 产生感应电流:当一个导体通过一个变化的磁场时,会在导体中产生感应电流。

这种现象被称为电磁感应。

3. 保护地球:地球拥有自己的磁场,它可以阻止太阳风带来的带电粒子进入地球大气层。

这个过程被称为“磁屏蔽”。

4. 治疗人类:一些人相信,暴露于强磁场中可以治愈某些身体问题。

这种治疗方法被称为“磁力治疗”。

5. 制造电机:利用旋转的永久磁铁和线圈之间的相互作用来制造电机。

6. 可视化医学成像:MRI(核磁共振成像)是一种医学成像技术,它利用强磁场和无线电波来生成人体内部的图像。

7. 保护电子设备:许多电子设备都受到磁场的影响。

为了防止这种影响,我们可以使用屏蔽材料来保护这些设备。

8. 控制航空器:许多航空器都使用磁罗盘来确定方向。

这种罗盘利用地球的磁场来指示北方。

9. 制造扬声器:扬声器利用变化的电流来产生变化的磁场,从而使扬声器振动并发出声音。

10. 制造电子计算机:计算机中的硬盘驱动器利用磁性材料来存储数据。

当硬盘驱动器上的读写头通过磁性材料时,它可以读取或写入数据。

总之,磁场是一个非常有趣和有用的物理现象。

它在许多领域中都有着广泛的应用,包括医学、航空、电子等等。

随着科技不断进步,我们相信未来还会有更多新的应用出现。

磁学 3-4 磁场对载流导线、运动电荷的作用

磁学 3-4 磁场对载流导线、运动电荷的作用

麦克斯韦以及其他人重新推导了
安培力公式的近现代形式。
Wikipedia: Ampère's force law
http://www.ifi.unicamp.br/~assis/Amperes-Electrodynamics.pdf
载流导线上任一电流元 Idl 在外磁场 B (不包括电流
元自身磁场)中所受的磁场力为
2)考虑圆环上很小一段圆弧 ds, 它对圆心的张角为 dθ,所受张力 为 T,张力沿圆弧切线方向 此圆弧所受张力在水平方向的分 量抵消为零,在竖直方向的分量 dF′ = 2T sin(dθ/2) = Tdθ 而另一方面,载流导线 ds 在均匀 磁场中受力 dF = IBds = IBRdθ 受力平衡 dF = dF′ 故张力 T = IBR
× × × × × qv
×××××
带电粒子受洛伦兹力 F = qvB 方向始终垂直于粒子的
速度,只改变粒子的速度方向,不改变速度的大小。
因此粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动,洛
伦兹力提供向心力
F qvB mv2 / R 故 R mv
qB
回旋半径 正比于 v
回旋 周期
T 2R 2m
量子霍尔效应:霍尔电阻 与磁场之间的台阶关系
整数量子霍尔效应 1985 年诺贝尔奖;分数量子霍 尔效应 1998 年诺贝尔奖; 量子反常霍尔效应亦有望
故而每个运动电荷所受洛伦兹力为
的 方向相同 F qv B
反推 亦可
三、带电粒子在磁场中的运动
a)质量为 m 电量为 q 的 粒子以 速度 v 进入均匀磁场 B 中 1)v // B
带电粒子不受磁场力的作用,沿
磁场方向做匀速直线运动 2)v ⊥ B

电磁学课件载流导线在磁场中所受的力

电磁学课件载流导线在磁场中所受的力

Bdr
2
2
2
2
右方第二和第三项都涉及到全微分绕闭合路径的积分,
故这两项均为零,于是我们得到
L
(
I 2
Lr
dr )
B
m
B
7
令电流圈的磁矩方向与磁场B的方向夹角为 ,它
受到的力矩之值为
L mBsin
这力矩将使磁矩朝磁场方向转动.如同电偶极子 p 与
电场中的互作用能
Wi
pE
pE cos
弧导线的力.
yB
C
Ir
B
A
o
x
4
磁场对载流线圈作用的力矩
5
电流圈 受到相对于通过O点的轴 的力矩为
L L r dF I L r (dl B)
(2.7-2)
如果磁场B 是均匀的,并注意到
a (b c) b(c a) c(a b)
d[r (r B)] dr (r B) r (dr B) r (dr B) dr (B r ) B(r dr )
dl dr
1
dr (B
r)
1
dr (B
r)
1
Bdr 2
2
2
2
1
(r
dr )
B
1
r (B
dr )
1
dr (B
r)
1
Bdr 2
2
2
2
2
1
(rdr ) 来自B1d[r (r
B)]
1
Bdr 2
2
2
2
6
r
(dr
B)
1
(r
dr )
B
1
d[r (r
B)]

真空中的磁场93333资料

真空中的磁场93333资料

载流线圈法线 与 正交 ,线圈面积
洛仑兹力
周期
半径与周期
质谱仪
质谱仪原理
偏转
偏转
螺线
续24
螺距
例四
磁约束
磁约束
电场中的载流子
霍耳效应
续17
测载流子密度
求下图半圆电流所受的安例培二力
匀强
任一电流元均与 正交
故,合力
方向沿Y轴正向
载流导线间的作用
续5(动)
续6(动)
两无限长直无电限长流载作流直用导线
磁场对载流线圈作用
续9
载流线圈受磁力矩

其中载流线圈的磁矩
侧视图
俯视图
载流线圈的单位法线
例三
求下图载流线圈所受的安培力及对Y轴的磁力矩
匀强 得载流线圈所受磁力矩
载流圆线圈轴上磁场
直螺线管轴上磁场
续8
例1
例2
第三节
Gauss theorem and Ampere circuital theorem in magnetic field
磁感应线
B分布示例
续13
续14
磁通量
无限长直电流的磁场
例3
通量计算
磁场的高斯定理
例4
例题
真空中安培环路定理
磁感应强度
运动正电荷 力的大小与
已知,实验表明,受力 总是垂直于
的大小及
间的夹角有关,当
某点 的 大小及方向由下式定义:
所决定的平面, 时受力最大。
1T = 1N A-1 m-1
1 特斯拉 ( T ) = 104 高斯( G )
第二节 Biot-Savart’s law
毕奥萨伐尔定律
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§9-3 磁场对载流导线的作用 9.3.1 安培定律
一段电流元Idl在磁场中所受的力dF,其大小与电 流元Idl成正比,与电流元所在处的磁感应强度B成正 比,与电流元Idl和B的夹角的正弦成正比,即
d F Id l B
d F 的方向:右螺旋法则 d F 与 Id l B 方向相同 d F 的大小: dF IdlB sin θ
I

B
B
I I
Fmax
B
F 垂直纸面向内
I与B垂直、F最大
I与B平行、F为零
安培定律的积分形式 F

L
Id l B
这是矢量积分。一般情况下把它们分解到不同方向上,求每 一方向的分力,最后再求总的合力。如
F x dF x
l
F y dF y
l
F z dF z
式中Pm=NIS就是线圈磁矩的大小.磁矩是矢量,用 Pm表示,所以写成矢量式为 M Pm B
M 的方向与
P B 的方向一致.
Pm
+

2
B
B
Pm +
0
Pm // B

M
Pm B
Pm B
M=0
稳定平衡
max
磁感应强度的大小
I1 I 2 I 2 a df 1 2 2 10
7 7
dl 0
4 10
1( A )
例9.3 载有电流I1的长直导线旁边有一与长直导线 垂直的共面导线,载有电流I2.其长度为l,近端与长 直导线的距离为d,如图9.25所示.求I1作用在l上的力. 解 在l上取dl,它与长直导线距离为r,电流I1在此 处产生的磁场方向垂直向内、大小为
2
1
A

A ຫໍສະໝຸດ Id θ2
θ1
Md θ
例9.4 载有电流I的半圆形闭合线圈,半径为R,放 在均匀的外磁场B中,B的方向与线圈平面平行,如 图9.30所示.(1)求此时线圈所受的力矩大小和方向; (2)求在这力矩作用下,当线圈平面转到与磁场B垂直 的位置时,磁力矩所做的功. 解 (1)线圈的磁矩
R 0)
2
1 2
IB R
2
也可以用积分计算
A

0
M d

0
Pm B sin d Pm B co s |
0 2
1 2
IB R
2
2
2
2 P m IS n I R n 2
在图示位置时,线圈磁矩Pm的方 向与B垂直.
图9.30
图示位置线圈所受磁力矩的大小为
M Pm B sin

2

1 2
IB R
2
磁力矩M的方向由Pm×B确定,为垂直于B的方向向上. (2)计算磁力矩做功.
A I I ( 2 1 ) I ( B 1 2
2 r

0 I1 I 2
2
ln
d l d
9.3.3 磁场对载流线圈的作用
1、均匀磁场对载流线圈的作用
如图所示,设在磁感应强度为B的均匀磁场中,有一刚性 矩形线圈,线圈的边长分别为l1、l2,电流强度为I.当线圈 磁矩的方向n与磁场B的方向成φ角(线圈平面与磁场的方向 成θ角, )时,由安培定律,导线bc和da所受的安 2 培力分别为
B
dl受力
0 I1
2 r
d F I2d l B
方向垂直导线l向上,大小为
I I d l 0 I1 I 2 d r 0 1 2 dF 2 r 2 r
所以,I1作用在l上的力方向垂直导线l向上,大小为
F
dF
l


d l d
0 I1 I 2 d r
l
F Fxi Fy j Fz k
9.3.2 无限长两平行载流直导线间的相互作用力 电流单位“安培” 的定义
如图、导线C和D载有方向相同的电流,C、D两导线的距离为a 则D上的电流元I2dl2 受C的电 流磁场B1的作用力df2垂直于导 线D,方向指向C
B1
B2
a I1dl1 df2 D B1 I2dl2
2
A
1
I d
其中1、2分别是在1位置和2位置时通过线圈的磁通量。 当电流不变时,
2
A
1

I d I ( 2 1 )
在匀强磁场中,一个任意载流回路在磁场中改变位置或改变 形状时,磁力的功(或磁力矩的功)亦为
A I
3、对于变化的电流或非匀强场
F1 B Il1 sin θ
F1 B Il1 s in ( θ )
'
B Il1 s in θ
这两个力在同一直线上,大小相等而方向相反,其 合力为零.而导线ab和cd都与磁场垂直,它们所受的 安培力分别为F2和F′2,其大小为
F2 F2 B Ι l 2
'
如图9.26(b)所示,F2和F′2大小相等,方向相反,但 不在同一直线上,形成一力偶.因此,载流线圈所受 的磁力矩为
图9.27 非匀强磁场中 的载流线圈
9.3.4 磁力的功
1、载流导线在磁场中运动时磁力所做的功 设一均匀磁场B垂直纸面向外,闭合回路abcd的边ab可以 沿da和cd滑动,ab长为l,电流I,ab边受力
F BI l
方向向右 ∴ab边运动到a/b/位置时作的功
A F aa B I l aa IB S I
方向指向导线D。
由此可见,两导线电流方向相同时互相吸引,电流 方向相反时互相排斥。
单位长度载流导线所受力为
f
0 I1 I 2
2 a
“安培”的定义
因真空中两平行长直导线电流之间单位长度所受安 培力的大小
f
0 2 I1 I 2
4 a
2 10
7
I1 I 2 a
规定:放在真空中两条无限长的载流平行导线通有 相等的稳恒电流,当两导线相距一米、每一根导线 每一米长度受力2×10-7牛顿时,每根导线上的电流 为一安培。即
d


l
a
F


a/
B I
c
b
F

即功等于电流乘以磁通量的增量。
b/

在匀强磁场中当电流不变时,磁力的功等于电流强度乘以 回路所环绕面积内磁通的增量 即
A I
2、载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功 设线圈在磁场中转动微小角度d 时,使线圈法线n与B之间的夹角从 变为+ d,线圈受磁力矩
M BIS sin
/ f2

f2
B
d
Pm
则M作功,使减少,所以磁力矩的功为正值,即
dA M d B IS sin d
B IS d( cos ) I d(B S cos ) I d
当线圈从1位置角转到2位置角时磁力矩作功
M F2 l1 2 c o s F2
'
l1 2
cos
B Il1 l 2 c o s B IS c o s B IS s in
式中S=l1l2表示线圈平面的面积.
如果线圈有N匝,那么线圈所受磁力矩的大小为
M N B IS sin Pm B sin
B M max pm
磁场方向:使线圈磁矩 处于稳定平衡位置时的 磁矩的方向

M=0
Pm // B
非稳定平衡
*2、非均匀磁场对载流线圈的作用 如果平面载流线圈处在非均 匀磁场中,由于线圈上各个 电流元所在处的B在大小和 方向上都不相同,各个电流 元所受到的安培力的大小和 方向一般也都不同,因此, 线圈所受的合力和合力矩一 般也不会等于零,所以线圈 除转动外还要平动.
C
I1 df1
0 I1
2 a
df2的大小为
df 2 B 1 I 2 dl 2 sin 90
I2
0 I1I 2
2 a
df
2
dl 2

导线上单位长度受力大小为
0 I1I 2
2 a
dl 2
同理,导线C上单位长度受力大小为:
df 1 dl 1
0 I1I 2
2 a
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