磁场对载流导线和载流线圈的作用

合集下载

磁场对载流矩形线圈的作用

磁场对载流矩形线圈的作用首先，当通过矩形线圈的电流存在于磁场中时，磁场可以对线圈施加力。

根据安培力定律，当电流通过一条导线时，会产生一个磁场，而这个磁场会与外部磁场相互作用。

根据洛伦兹力定律，线圈中的载流电流会受到磁力的作用。

这个磁力的大小和方向可以通过右手定则来确定。

具体来说，当顺时针电流经过矩形线圈时，它将会受到一个由磁场指向线圈中心的力。

当逆时针电流经过矩形线圈时，它将会受到一个由线圈中心指向磁场的力。

这个磁力对线圈的作用是非常重要的，因为它可以使线圈产生转动力矩，从而实现对物体的控制。

例如，磁场对于电动机和发电机的转子控制起着至关重要的作用。

其次，磁场可以改变载流矩形线圈中的电流。

根据法拉第电磁感应定律，当一个导体（如线圈）在磁场中运动时，它会感应出一种电动势，从而产生电流。

这个电动势的大小和方向可以通过法拉第右手规则来确定。

具体来说，当矩形线圈在磁场中运动时，其每一条边在磁场中感应出的电动势都是不同的。

根据线圈的形状和磁场的作用方向，电动势的大小和方向也会有所不同。

因此，线圈中的电流会随着线圈在磁场中的位置和运动方式而改变。

这个现象被广泛应用于许多电子设备中，比如发电机和变压器。

综上所述，磁场对载流矩形线圈的作用是多方面的。

它可以对线圈施加力，并且可以改变线圈中的电流。

这些作用在许多电子设备中起着至关重要的作用，帮助实现对物体的控制和电能的转换。

1. Serway, R.A., Beichner, R.J., & Jewett, J.W. (2000). Physics for Scientists and Engineers (5th ed.). Brooks/Cole Publishing.。

大学物理10.6 磁场对载流线圈的作用Xiao

10.6
M
M m B
南京理工

大学
矢量式 mB sin m B
应用物理系
IB sin dS IB sin dS IBS sin
dM
磁场对载流线圈的作用磁力的功 M mB sin 讨论: M m B 1）n 方向与 B 相同 2）方向相反 3）方向垂直稳定平衡不稳定平衡力矩最大 . . . . .
dF Idl B sin IBdl cos
y
B
J
把线圈分成左右两半：右半边: 受力垂直于纸面向里
cos 0 , dF 0
I
Q
z
用物理
R
o P
Id l

B
K x
左半边: 受力垂直于纸面向外
cos 0 , dF 0
南京理工大学应
C C’
F BIl A Fl AA' BIll AA'
BIS
A I
南京理工大学
磁力所做的功，等于电流与穿过电流回路的磁通量的增量的乘积。
应用物理系
10.6
磁场对载流线圈的作用
磁力的功
2 .载流线圈在磁场中转动时磁力矩的功匀强磁场B, 线圈转动过程中, 电流保持不变. 磁力矩 M BIS sin d 0 功 dA Md BIS sin d Id ( BS cos )
10.6 磁场对载流线圈的作用磁力的功
南
京
理
工
大
学
应
用
物
理

第九节磁场对载流线圈的作用

10-7 磁场对载流线圈的作用一、磁场作用于载流线圈的磁力矩下面用安培定律来研究磁场对载流线圈的作用。

如下图所示，在磁感强度为B 的均匀磁场中，有一刚性矩形载流线圈MNOP ，它的边长分别为1l 和2l ，电流为I ，流向自M P O N M →→→→，设线圈平面的单位正法向矢量n e的方向与磁感强度B 方向之间的夹角为θ，即线圈平面与B 之间夹角为φ（)2/π=+θφ，并且MN边及OP 边均与B 垂直。

由安培定律知磁场对导线NO 段和PM 般作用力大小相等，方向相反，并且在同一直线上，所以对整个线圈来讲，它们的合力及合力矩都为零。

导线MN 和OP 段受磁场力大小则分别为21BIl F = 22BIl F =这两个力大小相等，方向亦相反，但不在同一直线上，对线圈要产生磁力矩φcos 11l F M =。

由于θφ-=2/π，所以θφsin cos =，则有θθsin sin 1211l BIl l F M ==或θsin BIS M =（10-17a ）式中21l l S =为矩形线圈的面积，磁矩ne m IS =，此处ne 为线圈平面的正法向矢量. 所以上式用矢量表示则为Bm B e M ⨯=⨯=n IS （10-17b ）如果线圈不只一匝，而是N 匝，那么线圈所受的磁力矩应为Be M ⨯=n NIS （10-17c ）讨论：载流线圈在均匀磁场中的运动问题（1）当载流线圈的ne 方向与磁感强度B 的方向相同（即︒=0θ），亦即磁通量为正向极大时，M=0，磁力矩为零，此时线圈处于平衡状态[图(a)]。

（2）当载流线圈的ne 方向与磁感强度B 的方向相垂直（即︒=90θ），亦即磁通量为零时，M=NBIS ，磁力矩最大[图(b)]（3）当载流线圈的ne 方向与磁感强度B 的方向相反（即︒=180θ）时，M=0，这时也没有磁力矩作用在线圈上[图(c)]，不过，在这种情况下，只要线圈稍稍偏过一个微小角度，它就会在磁力作用下离开这个位置，而稳定在︒=0θ时的平衡状态，总之，磁场对载流线圈作用的磁力矩，总是要使线圈转到它的ne 方向与磁场方向相一致的稳定平衡位置(M10-8)。

11-5磁场对电流的作用

dFx
θ
Idl
所以：2 F2 y dF2 sin BIdl sin F
BIr
π
0

sin d BI 2r cos 0 BI AB
在均匀磁场中，闭合载流回路受到的合磁力为零。 11
例5：求作用在圆电流上的磁力。
解：由 I1 产生的磁场为
a
y
f

a
0 I1 I 2
2 πx
dx
I1
f
a
L
I2
0 I1 I 2
aL ln 2π a
方向：垂直电流I2平行电流I1
6
例3 求半圆形载流导线在均匀磁场中受力
解：建坐标如图在电流线上取电流元 Idl
安培力大小为 df ( Idl ) B
方向：与横坐标夹角为（如图）分量：
2 r
r I1
I2
电流元受力为dF=I1dlB=I1dlBsink，k是
x
沿z轴方向的单位矢量。
21
力对轴线的力矩的大小为
y
2 R I1dl
dM r sin dF

0 I1 I 2
2
sin d l ,
2
r I1
I2
力矩方向沿-j方向，其中dl=Rd(2)=2Rd。
x
由于整个线圈所受力矩方向都相同，总力矩为
0 I1 I 2 R 2 1 M dM sin d 0 I1 I 2 R 2
线圈在该力矩的作用下将发生转动，转动方向为对着y轴看去沿顺时针方向，最后停止在与长直电流共面的平衡位置上。 22
例4：半径0.2m，电流20A的N 圈圆形线圈放在均匀磁场中，磁感应强度为0.08T，沿x方向，分析其受力情况。解：在均匀磁场中的闭合载流

磁场的作用力

磁场对载流导线的作用
一、安培定律
1. 磁场对电流元的作用
安培力：
dF
Idl
B
安培定律
大小 dF IdlBsin
I
arcsin( Idl ,B )
方向判断：右手螺旋
r
Idl
B
dF
2. 载流导线所受磁场力
F L dF L Idl B
均匀磁场中载流直导线所受安培力
例计算长为 L 的载流直导线在均匀磁场 B中所受的力。
由于等离子体温度太高必须使用磁约束装置来充当容器
带电粒子的速度v和磁感强度B成任意夹角时，此带电粒子在磁场中作螺旋线运动，且回旋半径R 与磁感强度B成反比，磁场越强，半径越小，这样一来，在很强的磁场中，每个带电粒子的运动便被约束在一根磁感线附近的很小的范围内
两个电流方向相同的线圈产生中央弱两端强的不均匀磁场
2
d
三、磁场对载流线圈的作用
设均匀磁场，矩形线圈
F1
F1
BIl1
sin( 2
)
BIl1 cos
F1 F1 且在同一直线上
F2
F2
BIl 2
sin 2
BIl 2
F2 F2 但不在同一直线上
整个线圈 F 0
F1 l1 d
a
2
IB
l2 b
c F1' n
a(b)
F2
F2'
d(c)
n
B
还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。
(2)硬磁材料——作永久磁铁钨钢，碳钢，铝镍钴合金
B
HC
HC H
矫顽力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大磁滞回线的面积大，损耗大。

10第十讲磁场对载流导线的作用磁场对载流线圈的作用磁力的功

10第十讲磁场对载流导线的作用磁场对载流线圈的作用磁力的功磁场对载流导线的作用：当导线中通过电流时，会在导线周围产生一个磁场。

这个磁场会对导线本身以及周围的物体产生一定的影响。

首先，磁场会对导线本身产生力的作用。

根据安培力定律，导线中的电流与其所在位置的磁场之间存在一定的相互作用力。

如果导线是匀强磁场中的一部分，那么这个力会使得导线受到一个正交于电流和磁场的方向上的力，导致导线运动。

这个力被称为洛伦兹力，其大小与导线长度、电流强度、磁场强度以及导线与磁场夹角等因素有关。

其次，磁场对导线周围的物体也会产生一定的影响。

当导线中通过电流时，其周围的磁场会使得周围的物体受到一定的力的作用。

这个力通常称为磁场对物体的磁力。

根据洛伦兹力定律，磁场对物体的磁力与物体中的电荷以及其速度之间存在一定的关系。

当物体中存在电荷，并且它们有一定的速度时，磁场会对物体施加一个力，使其受到偏转或者运动。

磁场对载流线圈的作用：载流线圈是由多个导线绕成的闭合回路，通过线圈内的导线也会在周围产生一个磁场。

这个磁场对线圈本身以及周围的物体也会产生一定的影响。

对于线圈本身，磁场可以增大或者减小线圈内的电流。

当线圈内的电流改变时，其所产生的磁场也会发生变化。

根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会在线圈内感应出电动势，进而产生感应电流。

这个感应电流会使得线圈内的电流发生变化，从而改变线圈所产生的磁场。

对于周围的物体，线圈所产生的磁场同样会使得周围的物体受到磁力的作用。

由于线圈内的导线与磁场的相互作用力在不同位置上的方向相反，所以线圈在外部产生的磁场对外部物体的磁力也会相互抵消。

但是，当线圈周围存在其他导体或者磁材料时，线圈所产生的磁场会使得这些导体或者磁材料受到一定的力的作用，产生磁场对物体的磁力。

磁力的功：磁力的功可以通过考虑一个带电粒子在磁场中进行运动来理解。

当一个带电粒子在磁场中移动时，由于洛伦兹力的作用，这个粒子会受到一个与其速度方向垂直的力。

安培环路定理及应用,磁场对载流导线和载流线圈的作用

df Idl B
0 I1 B1 2 a
df2 B1 I 2dl2
B2 I1dl1 df1 C I1 D I2 df2
a
0 I 2 B2 2 a
df1 B2 I1dl1
I2dl2
B1
0 I1 I 2 0 I1 I 2 dl1 df2 dl2 df1 2 a 2 a
二、安培环路定理的应用
求磁感应强度
1. 分析磁场分布的对称性。
2. 选择一个合适的积分回路 3. 计算闭合回路中包围的电流
4. 再由
B dl 0 I i
l
求得B
1.无限长圆柱载流导体的磁场分布圆柱体半径R ，电流为 I 分析对称性电流分布——轴对称
I
r
ds1 0 ds1
大小: 方向:
df Idl B sin(dl , B)
df // Idl B
Idl
df

df

B
积分形式
B
Idl
f Idl B
L
载流直导线在均匀磁场中所受的安培力取电流元
df Idl B
Id l
受力方向
力大小积分
对称性分析：管内为均匀场,方向与螺线管轴线平行. 管的外面，磁场强度忽略不计. B的大小的计算: •作矩形环路a b c d,如图
a b
B
d
c

L
B d l B内 ab B外 ab ＝0 nI ab
B外 0
B内 0 nI
3.载流环形螺线管内的磁场分布
取电流元 Idl
受力大小 df BIdl

§3-4 磁场对载流导体的作用

磁场对载流导体的作用讲授课23 空调01/021、掌握磁场对载流导体的作用重点：磁场对载流导体的作用难点：磁场对载流导体的作用措施：以图示和公式的推导说明《电工基础教学参考书》习题册P27-28§3-4 磁场对载流导体的作用一、磁场对载流直导体的作用：1、大小：通电直导体周围存在磁场(电流的磁效应),它就成了一个磁体,把这个磁体放到另一个磁场中,也会受到磁力的作用,这就是“电磁生力”。

电磁力：指通电导体在磁场中受到的作用力。

电磁力的大小：F=BILsinα式中：F——通电导体受到的电磁力。

牛（N）B——磁感应强度。

特斯拉（T）I——导体中的电流强度。

安培（A）L——导体在磁场的长度。

米（m）α——电流方向与磁感应线的夹角。

当α=90°时，F=BILsinα最大，F=BIL当α=0°时，F=BILsinα最小，等于02、方向通电导体在磁场内的受力方向，可用左手定则判断：平伸左手，使拇指垂直其余四指，手心正对磁场的方向，四指指向表示电流的方向，拇指的指向就是通电导体的受力方向。

3、相距较近且相互平等的通电直导体之间的关系：由于每根载流导线的周围都产生磁场，所以每根导线都处在另一根导线产生的磁场中，即两根导线都受到电磁力的作用。

结论：通过同方向电流的平行导线是互相吸引的，通过反方向电流的平行导线是互相排斥的。

如：输电线上为什么要相距一定距离就安装一个绝缘支柱？4、讲解P59 例3-1二、磁场对通电矩形线圈的作用。

1、线圈平面与磁感应线平行：ab和cd与磁力线垂直将受到磁场的作用力F1和F2，而且F1=F2，根据左手定则，F1和F2的方向相反。

受到作用力的两个边叫做有效边。

两有效边所受到力大小相等，方向相反。

构成一对力偶。

此时的转矩为：M=F1L2=BIL1L2=BIS当线圈平面与磁力线的夹角为α时：M=BIScosα当线圈由N匝线构成时：M=NBIScosα当α=0°时，M=NBIScosα最大，M=NBIS 当α=90°时，线圈平面与磁感应线垂直：M=NBIScosα最小，等于02、讲解P60 例3-2。

大学物理8-6磁场对载流导线的作用

d F21 0 I1 I 2 d l2 2π a
载流导线CD所受的力方向指向AB。载流导线CD单位长度所受的力
上页下页返回退出
同理可以证明载流导线 AB 单位长度所受的力的方向指向导线 CD ，大小为 0 I1 I 2 2 πa
B
a
D
B12 d l1
d F12
“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
0 I1 I 2 7 I1 I 2 f 2 10 2 a 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
B

ab
en
F1
d
1 转当上述载流线圈从到 2 时，按上式积分后的磁力矩所作的总功为：
d A I dΦ
A I d Φ I (Φ2 Φ1 ) IΦ
Φ1
Φ2
Φ1与 Φ2 分别表示线圈在 1和 2时通过线圈的磁通量。
上页下页返回退出
注意：一个任意的闭合电流回路在磁场中改变位置或形状时，如果保持回路中电流不变，则磁场力或磁力矩所作的功都可按A=IΔΦ 计算。恒定磁场不是保守力场，磁力的功不等于磁场能的减少，而且，洛伦兹力是不作功的，磁力所作的功是消耗电源的能量来完成的。
所以
Φt BlD A
Φ Φt Φ0 BlD A BlDA BlA A
则磁力所作的功为
A I Φ
上式说明当载流导线在磁场中运动时，如果电流保持不变，磁力所作的功等于电流乘以通过回路所环绕的面积内磁通量的增量，也即磁力所作的功等于电流乘以载流导线在移动中所切割的磁感应线数。

10第十讲磁场对载流导线的作用、磁场对载流线圈的作用、磁力的功

结论：任意形状的平面线圈在均匀磁场中所受的合力为零，但受到一力矩 M Pm B 作用。
11
1.当 Pm 与 B 的方向相互垂直( / 2 )，则 M M max Pm B NISB 2.当 M 0 ，但线圈处于非稳平衡，稍
受扰动就会加速偏转。 3.当 0 M 0 ，线圈处于稳定平衡状态。 F B F I I P Pm F m Pm F F I B B F
2
2.任意形状载流导线在均匀磁场中受力设l为一段任意形状载流导线
F Idl B
l
a 0 a Ii B dx Ij B dy Ii B dx Iai B
0

lx
I (dxi dyj ) B l Idxi B Idyj B
ly
dl
B
I
l

o
L
a
L ai
F IL B
0
0
F ILB sin
结论：一段任意形状载流导线在均匀磁场中所受的安培力与连接该线始末两端的直线电流受力相同。
3
3.直线电流在非均匀磁场中受力例：计算电流I2L所受无限长直线电流I1的磁力。 I1 y 解法一： B1 dF I L 2 x 2 I1 dF I 2 dl B1 sin 90 l I 2 dl
dF
y
T
R
Fx
I
I
x
T
平衡时，有
2T Fx
T Fx / 2 IBR 0.35N
18
F应 T / S 0.5N/mm2

磁场对载流导线和载流线圈的作用

不在同一条直线上
M
F1
P O
I N
F4
F3 BIl1 sin (π ) F3 F4 在同一条直线上 F F1 F2 F3 F4 0

F2
B
en
O,P
F2
M F1l1 sin BIl2l1 sin M,N M BIS sin F1 M ISen B m B 线圈有N匝时 M NISen B
22
大学物理（下）
例 3 求两平行无限长直导线之间的相互作用力？
解
电流 2 中单位长度上受的安培力
0 I1 电流 2 处于电流 1 的磁场中 B1 2a
0 I1 I 2 f12 I 2 B1 2a
I1
f 21 f12
I2
同时，电流 1 处于电流 2 的磁场中，电流 1 中单位长度上受的安培力
第十章稳恒电流的磁场

B
en
29
大学物理（下）
e （1） n 与 B
稳定平衡
× × ×I × × × × × × × × × × ×
讨论
0 I1 I 2 f 21 I1 B2 2a
电流单位安培的定义:
B1
真空中通有同值电流的两无限长平行直导线，若相距 1 米，
a
单位长度受力2×10-7N，则电流为1 安培。
第十章稳恒电流的磁场
23
大学物理（下）
例4 求一载流导线框在无限长直导线磁场中的受力和运动 0 I1 1 f1 I 2bB1 I 2b I1 解 2a 2 方向向左 0 I1 3 f3 I 2bB3 I 2b I2 4a 方向向右 1 3 b 2a 2 f 2 I 2dlB1 sin a 2 2a I a 0 I1I 2 0 1 I 2dx ln 2 a a 2x 2 4 f4 f2 x 4 o

磁场对载流线圈的作用

= πr dI = πσωr dr 方向沿轴线向上, π 3 所受磁力矩：所受磁力矩： dM = dPm B sin = dPm B = πσωBr dr dPm 磁矩：磁矩：
2
3
dq dqω dI = = = ωσrdr T 2π
2
M = ∫ dM = ∫ πσωBr dr = 0
3
R
ωσBπR
M = IBπ R2例3：一半径为 R 的薄圆盘,放在磁感应强度为 B 的均匀磁场中, B 的方向与盘面平行,如图所示,圆盘表面的电荷面密度为 σ ,若圆盘以角速度 ω 绕其轴线转动,试求作用在圆盘上的磁力矩。作用在圆盘上的磁力矩。 ω 解：取半径为 r, 宽为dr的圆 dr 环。 dq = σ ⋅ 2πrdr 圆环带电量：圆环带电量： r Rσ B 转动形成电流
2R +x
2
B=
µ0I
2R
(
3 2 2
)
B=
µ 0 nI
2
(cos β 1 − cos β 2 )
B = µ 0 nI
B内 = µ0 nI
B外 = 0
3. 掌握磁感应线和磁通量的物理意义；掌握磁感应线和磁通量的物理意义；理解磁场高斯定理；斯定理；能计算简单非均匀磁场中，能计算简单非均匀磁场中，某回路所包围面积上的磁通量。面积上的磁通量。
2. 掌握毕－掌握毕－萨定律，萨定律，掌握磁场叠加原理，掌握磁场叠加原理，能计算简单几何形状的载流导体产生的稳恒磁场分布 r (1) 毕－萨定律 r µ0 I dl × r ˆ dB = ⋅ 2 电流元产生的磁场 4π r µ 0 Id l sin θ 大小：大小： r 2 4 π r dB 方向：方向：右手法则

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

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

磁场对载流导线和线圈的作用、安培定律

磁场对载流导线和线圈的作用、安培定律
目录
• 磁场对载流导线的力 • 磁场对线圈的作用 • 安培定律 • 磁场对电流的磁矩作用
01
磁场对载流导线的力
安培力的定义
01
02
03
安培力
磁场对通电导线的作用力，大小与电流、导线长度和磁感应强度有关。
安培力方向
根据左手定则判断，垂直于电流和磁场方向。
及导线或线圈在磁场中的长度之间存在一定的关系，从而总结出了安培定律。
安培定律的应用实例
总结词
安培定律在电力工业、电机设计、磁悬浮列车等领域有着广泛的应用。
详细描述
在电力工业中，发电机和变压器的工作原理都涉及到安培定律。发电机利用安培力将机械能转化为电能，而变压器则利用安培力传输电能。在电机设计中，安培定律用于分析电机的性能和优化设计。此外，磁悬浮列车也是利用安培定律实现列车与轨道之间的无接触悬浮和导向。
安培力作用效果
使导线受到垂直于导线方向的力，改变导线的运动状态。
安培力的方向
左手定则
伸开左手，使拇指与其他四指垂直，让磁感线穿过掌心，四指指向电流方向，则拇指所指方向即为安培力方向。
判断技巧
安培力方向始终垂直于电流和磁场所构成的平面。
安培力的计算公式
公式
$F = BIL$
解释
B为磁感应强度（T），I为电流强度（A），L为导线长度（m）。
适用范围
该公式适用于长直导线在均匀磁场中的情况。
注意事项
当导线弯曲或磁场不均匀时，需要使用更复杂的公式来计算磁矩。
电流的磁矩在磁场中的受力情况
01
安培定律
电流在磁场中受到的力（安培力）与电流的大小和方向以及所处的磁场

安培环路定理及应用磁场对载流导线和载流线圈的作用

积分形式
f LIdl B
B
Id l
载流直导线在均匀磁场中所受的安培力
取电流元
Idl
df Idl B
受力方向
Idl
B
dF
力大小 df BIdl sin
积分
0
f
BIdl
L
sin
BI sin Ldl
f BLI sin
B
f 0
I
32
2
fmax BLI
B
I
二、无限长两平行载流直导线间的相互作用力
0 I 2r1
r1d
0 I 2
d
B1
B
d
dl1
B2
dl2
A L2 B
A
B2
dl2
0 I 2r2
r2d
0 I 2
d
B dl
B 0 I d
A0 I d
0 I d
0 0 I d
l
A 2
B 2
0 2
2
0I ( d 0 d ) 0
2 0
l B dl 0
作积分回路如图
方向
右手螺旋
计算环流
B dl Bdl 2rB
利用安培环路定理求
B
0
B dl 0NI
B
0NI 2r
内
0 外
R1、R2 R1 R2
n N
2R1
B 0nI
B
O
R1 R2
r
说明：
①B是所有电流共同产生的环路外部的电流只是对积分∮LB·dl无贡献.
②当B无对称性时，安培环路定理仍成立只是此时因B不能提出积分号外，利用安培环

安培环路定理及应用磁场对载流导线和载流线圈的作用课件

电磁铁类型与原理
介绍电磁铁的基本类型，如电磁吸盘、电磁阀等，并阐述其工作原理。
THANKS
感谢您的观看。
当线圈中的电流发生变化时，线圈周围的磁场也会发生变化，这种现象称为磁感应。磁感应强度的大小与电流变化率和磁场强度有关。
磁感应强度
磁通量
互感现象
当载流导线与载流线圈相互靠近时，导线中的电流会在线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感现象。
电磁感应
当载流导线或载流线圈中的电流发生变化时，导线或线圈周围的磁场也会发生变化，从而产生感应电动势，这种现象称为电磁感应。电磁感应是发电机、变压器等许多电气设备工作的基础。
电磁感应应用
03
利用电磁感应原理，可以实现发电机、变压器等设备的能量转换和传输。
电磁波传播
安培环路定理可以用来分析电磁波的传播过程。在均匀介质中，电磁波的传播方向与电场和磁场的方向相互垂直，满足安培环路定理。
麦克斯韦方程组
安培环路定理是麦克斯韦方程组的重要组成部分。麦克斯韦方程组描述了电磁场的运动规律，包括电场和磁场的相互作用。
安培环路定理及应用磁场对载流导线和载流线圈的作用课件
目录
安培环路定理概述磁场对载流导线和载流线圈的作用安培环路定理在磁场中的应用磁场对载流导线和载流线圈的实验研究安培环路定理在工程中的应用案例分析
01
CHAPTER
安培环路定理概述
定义
安培环路定理是磁场对载流导线和载流线圈作用的基本定理，它指出在磁场中环绕载流导线和载流线圈的环路中，磁感线总是闭合的。
观察磁场、电流等因素对载流导线与线圈相互作用的影响。
磁场对载流导线与线圈相互作用作用的规律
通过实验数据，分析磁场对载流导线与线圈相互作用作用的规律。

载流导线在磁场中所受的力磁场对载流线圈的作用

载流导线在磁场中所受的力磁场对载流线圈的作用
物理作业
当一个载流线圈进入到磁场中，磁场会对载流线圈的回路造成影响，引起电流的流动。

1、电流流动
当一个载流线圈进入磁场中，其载体上的电压在机械施加电势差的基础上，受磁场的作用产生另外的电势差，由于存在电势差，就会有电流流动，这就是受磁场作用的结果。

根据霍尔定律，当电流流动时，磁场中的磁感应强度会受到影响，只要有电流流动就会改变磁场中的磁感应强度，进而引起磁场的变化。

2、磁场
当载流线圈进入磁场中时，会产生磁力，这个磁力会对载流线圈的回路造成影响，使其具有电磁能。

电磁能的大小取决于磁力大小，磁力的大小又取决于磁场的强度和磁力矢量的方向，所以，磁场的强度和方向对电磁能的大小起着关键性作用。

3、电磁对抗
当载流线圈进入到磁场中时，磁场会影响载流线圈的回路，使其具有电磁能，电磁能的大小取决于电压和磁力的大小，因此，载流线圈在磁场中的电磁能可以用电压和磁力两个度量表示。

当磁场和电压产生相互作用时，载流线圈会受到电磁对抗的作用，它会发出声音或震动，从而受到磁场的影响。

4、磁通率
当载流线圈进入到磁场中时。

磁场对载流导线和载流线圈的作用

磁场对载流矩形线圈的作用

大学物理10.6 磁场对载流线圈的作用Xiao

第九节 磁场对载流线圈的作用

11-5磁场对电流的作用

磁场的作用力

10第十讲磁场对载流导线的作用磁场对载流线圈的作用磁力的功

安培环路定理及应用,磁场对载流导线和载流线圈的作用

§3-4 磁场对载流导体的作用

大学物理8-6磁场对载流导线的作用

10第十讲 磁场对载流导线的作用、磁场对载流线圈的作用、磁力的功

磁场对载流导线和载流线圈的作用

磁场对载流线圈的作用

大学物理10.5磁场对载流导线作用安培定律Xiao

教案：磁场对电流的作用

第四章磁场对载流导体的作用-4

磁场对载流导线和线圈的作用、安培定律

安培环路定理及应用磁场对载流导线和载流线圈的作用

安培环路定理及应用磁场对载流导线和载流线圈的作用课件

载流导线在磁场中所受的力磁场对载流线圈的作用

第九节磁场对载流线圈的作用

10第十讲磁场对载流导线的作用、磁场对载流线圈的作用、磁力的功