磁場(chǎng)對(duì)電流的作用

本章教學(xué)要求：理解安培定律和洛倫茲力公式。了解磁矩的概念。能計(jì)算簡(jiǎn)單幾何形狀載流導(dǎo)體和載流平面線圈在均勻磁場(chǎng)中或在無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻磁場(chǎng)中所受的力和力矩。能分析點(diǎn)電荷在均勻電場(chǎng)和均勻磁場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)。

本章重點(diǎn)：安培定律,洛倫茲力。磁矩。本章難點(diǎn)：載流導(dǎo)體在無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線產(chǎn)生的非均勻磁場(chǎng)中所受的力。載流平面線圈在均勻磁場(chǎng)中所受的力矩推導(dǎo)。第十七章磁場(chǎng)對(duì)電流的作用洛倫茲力§1磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用例：1.庫(kù)侖力2.求洛侖茲力方向向內(nèi)例：相距為r、電量分別為q1和q2的兩帶電粒子以相同速度平行運(yùn)動(dòng)。求：該兩粒子之間的洛侖茲力與庫(kù)侖力大小之比。（設(shè)v<<c）q1在q2處產(chǎn)生的磁場(chǎng)大?。航Y(jié)論：當(dāng)v<<c時(shí)，運(yùn)動(dòng)電荷之間的磁作用力遠(yuǎn)小于電作用力，兩者之比是v/c的二階小量。上式在相對(duì)論情況下也成立。q2受q1的磁場(chǎng)力霍爾效應(yīng)§2&3磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用

均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用一安培定律思考思考提示I1

aLI2

方向如圖根據(jù)對(duì)稱性,有推廣IXYCD(

R非直線電流在非均勻磁場(chǎng)中受力兩者絕緣方向沿矢徑向外根據(jù)對(duì)稱性,有YI1

I2

Xr推廣：I2

二、磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用閉合載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中將受到一力矩作用.各邊受力:方向向下方向向上abcd對(duì)OO’產(chǎn)生一個(gè)力矩adabcd討論：//ad解：建立如圖所示的坐標(biāo)系xyzRI平行電流間的相互作用力I1產(chǎn)生磁場(chǎng)方向向內(nèi)方向向左導(dǎo)線2每單位長(zhǎng)度受力同樣可導(dǎo)出導(dǎo)線1每單位長(zhǎng)度受力I1

I2

電流單位安培的定義此時(shí)每根導(dǎo)線中的電流定義為I=1安培1載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)磁力作功ablI§4磁力的功2載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁力矩作功3.一般情況I附錄30解法一：例：計(jì)算電流I2L所受無(wú)限長(zhǎng)直線電流I1的磁力。方向垂直于I2L，如圖。3.直線電流在非均勻磁場(chǎng)中受力3132解法二：33344.非直線電流在非均勻磁場(chǎng)中受力例：無(wú)限長(zhǎng)直線電流I1與半徑R的圓形電流I2如圖放置（相互絕緣），求I2所受I1的磁場(chǎng)力。解：I2上每一點(diǎn)力的方向沿徑向根據(jù)對(duì)稱性，有方向向上35向內(nèi)二、兩平行無(wú)限長(zhǎng)直線電流間的相互作用向左I1在I2處產(chǎn)生的磁場(chǎng)受力：導(dǎo)線2單位長(zhǎng)度受力同理，導(dǎo)線1單位長(zhǎng)度受力大小36電流強(qiáng)度“安培”的定義:令

，則則每根導(dǎo)線中的電流為1安培：磁聚焦magneticfocusing當(dāng)同種粒子沿磁場(chǎng)方向的分速度相等時(shí)，它們具有相同的螺距。所以，在磁場(chǎng)中由同一點(diǎn)發(fā)出的、發(fā)散角不大的同種帶電粒子束運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期后將重新會(huì)聚于另一點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為磁聚焦。（類(lèi)似于光學(xué)儀器中透鏡的聚焦作用）該原理廣泛應(yīng)用于電真空器件中，如電子顯微鏡?！镫娮语@微鏡是以電子波來(lái)工作的，因此對(duì)運(yùn)動(dòng)電子束的聚焦不能用光學(xué)透鏡來(lái)完成，而磁聚焦恰能適用。