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1、磁场对载流导线的作用,一、安培定律,大小：,反映电流元在磁场中受到的安培力的规律。,安培力 磁场对载流导线的作用力（磁力）。,安培力公式：,(11-28),方向：右手法则。,1.载流导线受到的安培力,(11-29),（矢量积分）,磁场对载流导线的作用 一、安培定律,2.载流直导线在均匀磁场中受的安培力,取电流元，,受安培力：,(1),导线,(2),导线,2.载流直导线在均匀磁场中受的安培力 取电流元,例1：,求：刚性半圆形载流导线在均匀磁场中受的磁力。,（1）磁场与半圆面平行,取电流元，,受力：,方向：,大小：,其中,方向：,因各电流元受力方向相同,则有:,例1：求：刚性半圆形载流导线在均匀磁
2、场中受的磁力。,(2)磁场与半圆面垂直,取电流元，,受力：,大小：,方向如图：,由对称性：,比较位于直径的直载流导线受的力：,（1）,（2）,(2)磁场与半圆面垂直 取电流元,例 2：,解：,求：任意形状载流导线 在均匀磁场中受的磁力。,取电流元，,受力：,大小：,例 2：解：求：任意形状载流导线 在均匀,比较 间的直载流导线的力：,结论：,在均匀磁场中任意形状载流导线所受的磁力,=该导线起点与终点间直载流导线所受的磁力。,比较 间的直载流导线的力：结论：,已知：,解：,例 3：,直导线 垂直于长直导线。,求：无限长直载流导线的磁场对另一直载流导线 的磁力。,（非均匀磁场）,无限长直载流导线的
3、磁场：,建立坐标系如图：,取电流元，,受力：,已知：解：例 3：直导线 垂直,二、两无限长平行直电流导线间的相互作用,单位长度导线间所受的相互作用磁力：,分别取电流元，。,引力,斥力,“安培”的定义。(p 404),二、两无限长平行直电流导线间的相互作用,三、磁场对载流线圈的作用,1.载流线圈的磁矩,载流线圈平面的单位正法向,与电流 I 成右手关系。,(1)规定：,(2)定义：,载流线圈的磁矩 为：,单匝线圈：,N 匝线圈：,其中：,S 载流线圈包围的面积。,(3)磁矩 是矢量，仅与载流线圈本身有关，与外磁场无关。,(4)定义使用于任意形状的平面载流线圈。,三、磁场对载流线圈的作用 1,2.磁
4、场对载流线圈的作用 磁力矩,以均匀磁场对矩形载流线圈的作用为例。,各边所受的磁力分别为：,结论：,平面载流线圈在均匀外磁场中所受合外力=0。,但 与 作用于同一直线，,而 与 不作用于同一直线。,2.磁场对载流线圈的作用 磁力矩,所以对载流线圈有力矩作用，如图：,磁力矩定义：,(11-34),大小：,方向：右手法则，,磁力矩,由于 与 不作用于同一直线，,俯视图,所以对载流线圈有力矩作用，如图：磁力矩定义：,3.讨论：,(1),则 M=0，,线圈处于稳定平衡状态，,此时通过线圈的磁通量 最大。,(2),则 M=0，,线圈处于非稳定平衡状态，,此时通过线圈的磁通量 最小。,稳定平衡,非稳定平衡,
5、3.讨论：(1)则 M=,(4)磁力矩使载流线圈转向 增加的方向，,(5)磁力矩公式适用于均匀磁场中的任意载流线圈。,转向稳定平衡状态。,则，,(3),此时通过线圈的磁通量。,磁力矩最大,(4)磁力矩使载流线圈转向 增加的方向，,例 4：如图所示，半径为R，电流I为的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感应强度B沿轴正向，问线圈受力矩情况如何。,解：分左右两个半圆：,例 4：如图所示，半径为R，电流I为的解：分左右两个半圆：,方向：,可用公式直接求：,方向：可用公式直接求：,11-6 带电粒子在磁场中的运动,一、洛仑兹力,运动电荷在磁场中所受的磁场力,特 征：,1、始终与电荷的运动方向垂直，因此洛仑
6、兹力不改运动电荷速度的大小，只能改变电荷速度的方向，使路径发生弯曲。,2、洛仑兹力永远不会对运动电荷作功。,取电流元,11-6 带电粒子在磁场中的运动 一、洛仑兹力,二、带电粒子在匀强磁场中的运动,粒子做直线运动,粒子做匀速圆周运动，,二、带电粒子在匀强磁场中的运动粒子做直线运动粒子做匀,螺距 h：,螺距 h：qR,三 霍耳效应,加以匀强磁场B时，在导电薄片两侧,产生一电位差,三 霍耳效应厚度h,宽为导电薄片，沿x轴通有电流强度I，当,设导电薄片的载流子（参与导电的带电粒子）电量为q,(q0),q受力为：,方向：沿Z轴正向,大小：,大小：,方向：沿Z轴负向,设导电薄片的载流子（参与导电的带电粒子）电量为q,(q,即,它是和材料的性质有关的常数,即V+此时载流子将作匀速直线运，同时两侧停止电,霍耳效应的应用,(1)n型半导体 q0时，KH0,(2)p型半导体 q0时，KH0,1.确定半导体的类型,P 型,N 型,霍耳效应的应用型半导体载流子为电子，而对于型半导体载流子为n,2.测载流子的浓度 n,3.测磁场,2.测载流子的浓度 n3.测磁场,
