电磁学 载流导线在磁场中所受的力 课件

1、第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版1一一 安培力安培力sindddlBSneFvSneIdvsindlBIsinddlBIF l dISB洛伦兹力洛伦兹力BeFdmvmFdvsindmBeFvlIdBlIF dd 安培力安培力第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版2 有限长载流导线所受的安培力有限长载流导线所受的安培力BlIFFllddBlIdFdlIdBFdBlIF dd第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场

2、中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版3 例例 1 如图一通有电流如图一通有电流 的闭合回路的闭合回路放在磁感应强度为放在磁感应强度为 的均匀磁场中，回路的均匀磁场中，回路平面与磁感强度平面与磁感强度 垂直垂直 .回路由回路由直导线直导线 AB 和半径为和半径为 的圆弧导线的圆弧导线 BCA 组成组成 ，电流为顺时针方向电流为顺时针方向, 求磁场作用于闭合求磁场作用于闭合导线的力导线的力.IBrBABCxyI00BorlIdlId第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版4根据对称性分析根据对称性分

3、析jFF2y202xFjBABIF1解解sindd22y2FFFABCxyI00Bo1F2dFrlId2dFlIdsindlBI第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版5002dsinBIrFjABBIjrBIF)cos2(02jABBIF1由于由于ABCxyI00Bo1F2dFrlId2dFlIddddrl 因因021FFF故故第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版6BlIF ddsindsinddxlBIFF解解 取一段电流元取一段电

4、流元lId 例例 2 求如图不求如图不规则的平面载流导线规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的在均匀磁场中所受的力，已知力，已知 和和 .BIPxyoIBLcosdcosddylBIFFFdlId第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版7 结论结论 任意平面载流导线在均匀磁场任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力中所受的力 , 与其始点和终点相同的载流与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同直导线所受的磁场力相同.jBIlFFyBIlxBIFFl0yydd0dd00 xxyBIFFPxyoIBLFdlId第七章第七

5、章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版8 例例 3 半径为半径为 载有电流载有电流 的导体圆的导体圆环与电流为环与电流为 的长直导线的长直导线 放在同一平放在同一平面内（如图），直导面内（如图），直导线与圆心相距为线与圆心相距为 d ，且且 R d 两者间绝缘两者间绝缘 , 求求 作用在圆电流上的作用在圆电流上的磁场力磁场力.1I2IRxyO1IdR2I第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版9cosd2d210RdRIIFcosd2dd2102R

6、dlIIlBIFddRl 解解cos210RdIBxyO2I1IdRFdyFdxFdlId2.Bd第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版10cosdcos2cosdd210 xRdRIIFF20 xxdFF)1 (22210RddIIxyO2I1IdRFdyFdxFdlId2.Bd第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版110d20yyFFxyO2I1IdRFdyFdxFdlId2.Bdcosdsin2sindd210yRdRIIFFiR

7、ddIIiFF)1 (22210 x第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版12二二 磁场作用于载流线圈的磁力矩磁场作用于载流线圈的磁力矩如图如图 均匀均匀磁场中有磁场中有一矩形载流线圈一矩形载流线圈MNOP12lNOlMN21BIlF 21FF)(sin13 BIlF43FF041iiFFBMNOPIne3F4F1F2F第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版13sinBISM BmBeISMnBeNISMn线圈有线圈有N匝时匝时12lN

8、OlMNsinsin1211lBIllFMne M,N O,PB1F2FBMNOPIne3F4F1F2F第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版14IB.FF. . . . . . . . . . . . . . . . .FIBmax,2MM BIF0,0M稳定平衡稳定平衡不不稳定平衡稳定平衡讨讨 论论（1） 与与 同向同向Bne（2）方向相反方向相反 （3）方向垂直方向垂直0,M力矩最大力矩最大第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版1

9、5 结论结论: 均匀均匀磁场中，任意形状磁场中，任意形状刚刚性闭性闭合合平面平面通电线圈所受的力和力矩为通电线圈所受的力和力矩为BmMF,02/,maxmBMMBmne与与 成成右右螺旋螺旋I0稳定稳定平衡平衡非稳定非稳定平衡平衡0,/MBmneNISm 磁矩磁矩第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版16 例例4 如图半径为如图半径为0.20 m，电流为，电流为20 A，可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中中 ，磁感应强度的大，磁感应强度的大小为小为0.08 T，方向沿，方向沿 x 轴正向轴正向.问问线圈受力情况怎样？线圈受力情况怎样？线圈所受的磁力矩又线圈所受的磁力矩又为多少？为多少？IBRyzQJKPox第七章第七章 恒定磁场恒定磁场7-8 7-8 载流导线在磁场中所受的力载流导线在磁场中所受的力物理学物理学第五版第五版17PKJJQPN64. 0)2(FkkRBIF解解 把线圈分为把线圈分为JQP和和PKJ两部分两部分IBRyzQJKPoxxd以以 为轴，为轴， 所受磁力矩大小所受磁力矩大小OylIdsindddlBxIF