4.2 电流的磁效应

通电线圈在磁场中的转矩等于力偶中的任意一个力与力偶臂的乘积；即
M=F1XL2=BIS=øI
式中M—线圈中受到的电磁转矩，NXM;
B----均匀磁场的磁感应强度，T;
I----线圈中的电流，A;
S----线圈的面积，M2。
如图所示，若线圈线圈转角为α，则线圈的转矩为M=BISCOSα
上式为单匝线圈的表达式，如果矩形线圈匝数为N,则转矩为M=NBISCOSα
1.磁场对通电直导线的作用
如图所示，在U型磁铁中悬挂一根直导体，并且使导体垂直于磁感线，导体两端分别连接于蓄电池的两极上，未通电时，导体是静止的，如果接通电源，导体就向另一边运动，最后到达一个新的位置而平衡下来，若改变电流方向或对调磁极，导体就向另一边运动。
实验证明：在均匀磁场中，通电导体受到一个（即电磁力）的作用，其大小与磁感应强度B成正比，与导体中电流成正比，与导体在磁场中的有效长度成正比，即
3.磁场对通电半导体元件的作用
1879年,就读于美国霍普金斯大学研究所的霍尔从观察中发现,把一块半导体基片(霍尔元件)放在磁场中,当在与磁场垂直的方向上通以电流时,则在与磁场和电流相垂直的横向侧面上产生电压.这一现象命名为霍尔效应,如图所示。
实验证明：霍尔效应中产生的电压VH(霍尔电压)的大小与通过半导体基片电流IH，和磁场的磁感应强度B成正比，与基片的厚度D成反比，即
课题
4.2电流的磁效应
日期
星期
科长签字
教学
知识目标：掌握磁场对电流的作用
能力目标：了解安培定则
素质目标：培养学生应用电流的磁效应的兴趣
重点
与难点
重点：磁场对电流的作用
难点：安培定则
工作任务：
当你在电流旁边放一小磁针时，你发现了什么？
导向/信息：
磁场总是伴随电流而存在的，场的现象称为电流的磁效应。
1.奥斯特试验
丹麦物理学家奥斯特于1820年发现电流的周围存在磁场。奥斯特发现电流磁效应的实验，引起了安培注意，使他长期信奉库仑关于电、磁没有关系的信条受到极大震动，紧接着安培根据此现象提出解释，他集中全部精力研究，两周后就发表了磁针转动方向和电流方向的关系及右手定则的报告,以后这个定则被命名为安培定则。
2.安培定则
（1）通电直导体产生的磁场
一根直导体通入电流后，导体周围将产生磁场，其磁感线是以导体为圆心的同心圆，方向与电流的方向有关，可用右手定则判断：右手握住直导体，用大拇指指向电流方向，则其余四指弯曲的方向就是磁场的方向。
（2）通电线圈产生的磁场
把导体绕成螺旋状并且通入电流，也能产生磁场，通电线圈相当于一块条形永久磁铁的磁场；通电导体的磁场强弱不仅与电流的大小有关，而且与线圈匝数有关；通电线圈磁场方向也可以用右手定则确定：右手握住线圈，用弯曲的四指指向电流方向，则拇指所指的方向就是产生磁场N极的方向。
F=BIL
式中F----电磁Leabharlann Baidu，N；
I----电流，A；
L----导体在磁场中的有效长度，M。
载流直导线在磁场中的受力方向可用用左手定则判断：将左手伸开，拇指与四指相互垂直，让磁力线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指的方向就是导体受力的方向。
2.磁场对通电线圈的作用
研究磁场对通电线圈的作用更有实际意义，因为在汽车电器中许多直流电动机，如刮水器、电动机、空调鼓风机和启动机的直流电动机等都是利用这一原理制成的。
3.磁场对电流的作用
安培在1820年实验中发现：在两个平行导线中，通以电流，则平行导线之间会产生作用力。在相距1M的平行导线中通上1A的电流时，其间会产生相当于2X10-7N的力。若两个平行导线的电流方向相同，则其间就会产生吸引力，若电流方向相反，则产生排斥力，因为一条导线对于自己所建立的磁场并不能产生作用力，而需与另外一条导线所建立的磁场发生关系，来产生彼此间的作用力。因此该实验得出一重要结果，即通有电流的导线将和邻近磁场的磁力线发生作用力，称这种作用力为磁场力。
VH=RHIHB/D
式中VH---霍尔电压，V;
RH---霍尔系数，M3/C;
IH---电流，A;
B---磁感应强度，T;
D---基片厚度，M。
由上式可知，当通过半导体基片的电流IH为一定时，霍尔电压与磁感应强度B成正比，即霍尔电压随磁感应强度大小而变化。汽车电子点火系统中的霍尔点火信号发生器就是利用霍尔效应原理制成的。
小结----
本节讲解电流的磁场、磁场对电流的作用。
教学后记----
问答式
（1）通电线圈在磁场中的受力分析
如图所示，在均匀磁场中放置一个可绕轴OO1转动的通电矩形线圈ABCD.已知AD=BC=L1;AB=CD=L2。当线圈与磁感线平行时，因AB边和CD边与磁感线平行，所受到的电磁力为零，此边称为无效边；而与磁力线垂直的边受到的电磁力最大，此边称为有效边。
根据左手定则可知，两条有效边的受力方向正好相反并且不在同一条直线上，因而形成一对力偶，使线圈在磁场绕中心轴转动。