《大學(xué)物理下教學(xué)》穩(wěn)恒磁場

1、哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt帶電粒子在磁場中所受作用及其運動帶電粒子在磁場中所受作用及其運動BqF vxyzo+qvBFBqEqFv運動帶電粒子在靜電場和磁場中受到的作用力：運動帶電粒子在靜電場和磁場中受到的作用力：洛倫茲力洛倫茲力磁力對運動帶電粒子所作的功恒等于零。磁力對運動帶電粒子所作的功恒等于零。哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在磁場中的運動RmBq200vvqBmR0vB0v如qBmRT220v哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯p

2、ptI+ + +- - -P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+-HUBmFdv判定半導(dǎo)體材料的類型判定半導(dǎo)體材料的類型mF+ + +- - - N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體HU-BI+-dv哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt磁場對載流導(dǎo)線的作用磁場對載流導(dǎo)線的作用在載流導(dǎo)線上任取一電流元，此在載流導(dǎo)線上任取一電流元，此電流元在磁場中所受的安培力：電流元在磁場中所受的安培力：BlIFdd 一段任意形狀的載流導(dǎo)線所受的磁力：一段任意形狀的載流導(dǎo)線所受的磁力：LLBlIFFdd安培定律安培定律載流導(dǎo)線不可能產(chǎn)生作用在導(dǎo)線自身上的力。載流導(dǎo)線不可能產(chǎn)生作用在導(dǎo)線自身上的力。哈爾濱工

3、程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt（1）若作用在各電流元上的安培力的方向都相同：）若作用在各電流元上的安培力的方向都相同：LLlBIFFsindd（2）若每一小段所受的安培力的方向都不同：）若每一小段所受的安培力的方向都不同：zzyyxxFFFFFFd,d,dkFjFiFFzyxddddkFjFiFFzyx哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt例例1、在在xy平面上有一根形狀不規(guī)則的載流導(dǎo)線，電流平面上有一根形狀不規(guī)則的載流導(dǎo)線，電流為為I。磁感應(yīng)強度為磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場與的均勻磁場與xy平面垂直。平面垂直。求：作用

4、在此導(dǎo)線上的磁場力。求：作用在此導(dǎo)線上的磁場力。 yxOPIl哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt解：解： yxOPIdFlBIFddxBIlBIFFyBIlBIFFyxdcosdcosdddsindsinddBlIFddBIlxBIFFyBIFFlLyyLxx000dd0ddjBIlF哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptLBlIFdBlIL)d(Bl I推廣到一般情況：均勻磁場推廣到一般情況：均勻磁場B中，中，哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt 例例2、無限長載流直導(dǎo)線無

5、限長載流直導(dǎo)線I1附近，有另一段長為附近，有另一段長為b的載流導(dǎo)線的載流導(dǎo)線I2，仰角為仰角為 ，且與，且與I1共面。共面。求求I2所受的磁場力。所受的磁場力。aI1I2 x哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt解：解：aI1I2dl xdFoxlBlIFdd2xIB210方向：方向： lxIIlBIFd2dd2102cosddxl cos210cosd2dbaaLxxIIFF)cos1ln(cos2210abII哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptxyO2I1IdR例例3、一無限長載流直導(dǎo)線一無限長載流直導(dǎo)線I1與

6、一半徑為與一半徑為R的圓電流的圓電流I2處于同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線與圓心相距為處于同一平面內(nèi)，直導(dǎo)線與圓心相距為d，且且R /2 = /2 /2 =0pmpmpmpm哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt磁力的功磁力的功1. 載流導(dǎo)線在磁場中運動時磁力所作的功載流導(dǎo)線在磁場中運動時磁力所作的功假定電流假定電流I保持不變，保持不變，BIlF aaBIlaaFAdaBl 00taaBlabdIc ablFIAtdaBl 哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt2. 載流線圈在磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動時磁力所作的功載流線圈在磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動時磁力所作

7、的功設(shè)法使線圈中的電流維持不變。設(shè)法使線圈中的電流維持不變。sinBISM ddMAdsinBISa(b)enF2 d Bd(c)F2)cosd(BSII d哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptIIIA)(d1221推廣：任意的閉合電流回路，在磁場中改變位置推廣：任意的閉合電流回路，在磁場中改變位置或形狀時，如果保持回路中電流不變，則磁力或或形狀時，如果保持回路中電流不變，則磁力或磁力矩所作的功都可按上式計算。磁力矩所作的功都可按上式計算。哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt例例4、半徑為半徑為R的半圓線圈，載有電

8、流的半圓線圈，載有電流I，放在均勻放在均勻磁場磁場B中，中，求：求：1. 線圈在此方位所受的磁力矩？線圈在此方位所受的磁力矩？ 2. 在磁力矩作用下線圈轉(zhuǎn)在磁力矩作用下線圈轉(zhuǎn) /2，磁力的功？，磁力的功？RBI哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptBpMm解：IApmMIRB2221)021(RBIRBI221RBIM哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptIlHLdH矢量的環(huán)流只和傳導(dǎo)電流有關(guān)，而在形式矢量的環(huán)流只和傳導(dǎo)電流有關(guān)，而在形式上與磁介質(zhì)的磁性無關(guān)。上與磁介質(zhì)的磁性無關(guān)。有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理有磁介質(zhì)時的安

9、培環(huán)路定理磁介質(zhì)中的磁場磁介質(zhì)中的磁場 磁場強度磁場強度HB)1(m0HHBr0)1 (mr令相對磁導(dǎo)率相對磁導(dǎo)率哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt0I0I例例1、長直螺旋管內(nèi)充滿均勻磁介質(zhì)，通有電流長直螺旋管內(nèi)充滿均勻磁介質(zhì)，通有電流 ， 單位長度的匝數(shù)為單位長度的匝數(shù)為n。求：管內(nèi)的磁感應(yīng)強度。求：管內(nèi)的磁感應(yīng)強度。0I哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯ppt解：解：IlHLd0nlIHl 0nIH 0r0r0nIHB哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院哈爾濱工程大學(xué)理學(xué)院六六 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場編輯編輯pptII例例2、長直單芯電纜的芯是一根半徑為長直單芯電纜的芯是一根半徑為R