[理化生]第9章磁場課程講解-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 ??rrq d2d ??? ?r d rdqdqdI ????? ??? 22/322302/32220)(2d)(2ddxrrrxrIrB?????????? BB d ?????? ???? xRx xR 222 22220 ???x ?O R q P r B?d例 dI 為每秒從該橫斷面流過的電量 物理系：史彭 大學物理：磁場 圓盤圓心處 RB 20????nrrnIrp m ??? ddd 32 ??????? ? ????? Rmm Rrrpp 0434dd????方向沿 x 軸正向 0?x?????? ???? xRxxRB 222 22220 ???x ?O R q P r B?dnISpm ?? ?物理系：史彭 大學物理：磁場 上堂課講授的主要內容 BlIF ??? ?? dd安培力公式 BqF ??? ??? ?洛侖茲力公式 200 d4d rrlIB ??? ????畢－薩定律： 求磁感應強度的方法 lI ?d B?d B?物理系：史彭 大學物理：磁場 載流直導線的磁場 )c o s( c o s4 210 ??? ??? aIB無限長直導線 aIB?? 20?載流圓線圈的磁場 2/32220)(2 xRIRB???載流圓線圈的圓心處 RIB20??一段圓弧在圓心處產生的磁場 ??? 22 0 ?? RIB物理系：史彭 大學物理：磁場 ３ 載流螺線管軸線上的磁場 lInI d39。 磁感應強度的大小 定義 該方向為磁感應強度的方向 B?lI ?dm a xdd FF ?物理系：史彭 大學物理：磁場 滿足 maxdF?lI ?dB?maxdF?BlIF ??? ?? dd（ 3）磁場力 的方向與電流元 和磁感應強度 B?—— 安培力公式 lI ?d右手螺旋關系 物理系：史彭 大學物理：磁場 利用運動電荷在磁場中受力情況來測量磁場 (1) 磁感應強度的方向 運動電荷在磁場中運動時，存在一個方向使 0?F?定義 ?qFB max?(2) 磁感應強度的的大小 磁感應強度的大小 定義 該方向為磁感應強度的方向 當運動電荷電量、速度一定時，運動電荷的運動方向與磁感應強度的方向垂直時，受到的磁場力最大 maxF磁感應強度的單位： T（ 1T=10000Gs） F???q物理系：史彭 大學物理：磁場 的關系 F?BqF ??? ??? ?（ 3）磁場力 與磁感應強度 B?—— 洛侖茲力公式 B???? 的方向 洛侖茲力的大小 ?? s inBqF ???B?F??q?? ??0洛侖茲力的方向 注意電荷為負時，力的方向取逆方向 物理系：史彭 大學物理：磁場 靜電場二作業中的 問題 抄作業有什么好處？ 物理系：史彭 大學物理：磁場 二 .填空題 : ，一等邊三角形邊長為 a，三個頂點上分別放置著電量為 q,2q,3q的三個正點電荷。 存在一個方向使 0d ?FlI ?d0d ?F定義 lIFBdd m a x?B?(2) 當電流元的取向與磁感應強度的方向垂直時 ,受到的磁場力最大 。 σ +σ a a O x σ +σ a a O x U 2 1 3 031 ?? EEiE ??02 ????? ?? x xdxEu 0022 ??03 ?? auuuaoxa ???01 ?? auuuaoax ???? ??不為 0! 物理系：史彭 大學物理：磁場 dtdqtqIt?????? 0lim上堂課講授的主要內容 物理系：史彭 大學物理：磁場 167。上式 具有普適性，對任何磁場都成立 。 dCQdUQEQEQFAB 2222????d C FQ 2?CdFCQU 2??物理系：史彭 大學物理：磁場 2. A、 B、 C是三塊平面金屬板 ， 面積均為 S。 ? a b r dr L 主要問題介電常數！ r??? ?? 0物理系：史彭 大學物理：磁場 上堂課講授的主要內容 N 匝線圈的磁矩 nNI Spm ?? ?載流螺線管軸線上的磁場 ? ?1202 ??? c o sc o snIB ??無限長載流螺線管 nIB 0??運動電荷的磁場 2004ddrrqNBB ???? ????v?物理系：史彭 大學物理：磁場 磁力線 (1) 方向 (2) 大小 (3) 無頭無尾的閉合曲線 (4) 與電流相互套連，服從右手螺旋定則 (5) 磁力線不相交 磁通量 SBd m ?? d???磁場的高斯定理 0d ??? ?Sm SB???物理系：史彭 大學物理：磁場 安培環路定律 內IμlBL 0d ?????物理系：史彭 大學物理：磁場 roIN例 求螺繞環電流的磁場分布及螺繞環內的磁通量 解 h1R2R Srd在螺繞環內部做一個環路，可得 ?L lB dc o s? ?? L lB d rB ??? 2 NI0??rNIB ?? 2/0? 若螺繞環的截面很小， rr?IrNB ?? 20?內 nI0??若在外部再做一個環路，可得 ? ? 0iI 0?外B螺繞環內的磁通量為 ? ??? 21 dRRm SB ?? rhrNIRR d221 0? ?? ? 120 ln2 RRh NI?? ?物理系：史彭 大學物理：磁場 例 求無限大平面電流的磁場 解 面對稱 iB?39。 產生 2B?21 BBB??? ??注意：電流密度 ???? SSIj物理系：史彭 大學物理：磁場 三、計算題： 1 有一條載有電流 I 的導線彎成如圖示 abcda 形狀 ,其中 ab、 cd 是直線段，其余為圓弧。 (3) 兩電流元之間的相互作用力，一般不遵守牛頓第三 定律 討論 物理系：史彭 大學物理：磁場 例 求一載流導線框在無限長直導線磁場中的受力和運動趨勢 解 1Iaba2I1 2 3 4 xo121 bBIf ? aIbI?? 2102?323 bBIf ?)2102 aIbI? ????方向向左 方向向右 ? ?? aa lBIf 2 122 2s i ndxIxIaa d2 22 10? ?? ? 2ln2 210 ?? II?24 ff ? 整個線圈所受的合力： 4321 ffffF ????? ???? 31 ff ?? ??? 線圈向左做平動 31 ff ??? ?1 3 2 4 物理系：史彭 大學物理：磁場 二 .磁場對平面載流線圈的作用 B?1l2lDAF?BCF?DCBAI?c o s1 BIlFF BCDA ??（方向相反在同一直線上） 2BI lFF ABCD ??0?? iF? （線圈無平動） （ 2）力矩分析 ?? s i n2s i n2 11 lFlFM CDAB ???? s ins in21 S B IBIll ??1. 在均勻磁場中的剛性矩形載流線圈 ? n?（ 方向相反 不在一條直線上） CDF?ABF?B?+ n?? A(B) D(C) （ 1）受力分析 BLIF ??? ??物理系：史彭 大學物理：磁場 nllnSS ??? 21??BpM m ??? ??SInISp m ??? ??令 2. 磁矩 mp?與 I 成右手定則 n?對于 N 匝線圈 SNIpm?? ?3. 力矩與磁矩的關系 N 匝線圈的力矩 ?s inN S B IM ?N 匝線圈的力矩的矢量式 BSNIM ??? ??力矩與磁矩的關系 普適 討論 (1) 2?? ?n?B? NS B IM ?m a x(2) B? 0m i n ?M0??n?(3) B? 0m i n ?M?? ?n?穩態 亞穩態 物理系：史彭 大學物理：磁場 上堂課講授的主要內容 ?? ??? BlIFF ???? ddBlIF ??? ?? dd安培力 磁場對 載流導線 的作用力 BpM m ??? ??力矩與磁矩的關系 物理系：史彭 大學物理：磁場 三 磁場力的功 1 安培力對運動載流導線的功 I l dx F? B?IlBF ?I B d SI l B d xxdFA ???? ??d力的大小 dt 時段內力作的微功 有限時段內力作的功 ?? ???mIdAdA若電流不變 mm IdI ????? ?A由于磁場是非保守力場，磁力作功不等于磁場能量的減少量 mIdA ??d物理系：史彭 大學物理：磁場 2 磁力矩對載流線圈的功 ??? ds i ndd B I SMA ????)c o sd( ?BSI?mmmm IIIAmm?????? ????? ? )(d 1221負號表示力矩作正功時 ? 減小 非均勻磁場中的平面電流環 0?? iF?線圈有平動和轉動 0?M?CDF?ABF?B?+ n?? A(B) D(C) mIdA ??d若電流不變 物理系：史彭 大學物理：磁場 （ 1）對 Y 軸的力矩 Y B?例 求 解 有一半徑為 R 的半圓形閉合線圈，電流方向如圖所示，線圈處于均勻磁場中 （ 2）在該力矩作用下，線圈轉過 90? 所作的