大学物理习题课.ppt
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1、均匀磁场,平面载流线圈所受力矩均匀磁场,平面载流线圈所受力矩2.洛伦兹力洛伦兹力安培定律安培定律磁介质磁介质习题课习题课一一.1霍耳效应霍耳效应判断载流子类型判断载流子类型注意分解注意分解磁力的功磁力的功闭合电流磁矩闭合电流磁矩I1.分子模型分子模型磁偶极子磁偶极子顺、铁顺、铁抗抗2.介质对场的影响介质对场的影响磁化强度磁化强度3.各向同性线性介质各向同性线性介质4.理论上处理理论上处理对称性对称性磁化电流密度磁化电流密度绕开绕开磁化电流,定义磁场强度磁化电流,定义磁场强度二二.磁介质磁介质磁介质中的安培环路定理磁介质中的安培环路定理1.1.一通有电流为一通有电流为I的导线,弯成如图所示的形状
2、,放的导线,弯成如图所示的形状,放在磁感应强度为在磁感应强度为B的均匀磁场中,的均匀磁场中,B的方向垂直纸面的方向垂直纸面向里,求此导线受到的安培力为多少?向里,求此导线受到的安培力为多少?分析:半圆载流导线在磁分析:半圆载流导线在磁场中所受安培力的方向是场中所受安培力的方向是解答的关键。解答的关键。取取电流元电流元Idl由由对对称称性性可可知知,半半圆圆弧弧所所受受安安培培力力F F 的的水水平平分分量量相相互抵消为零,故有互抵消为零,故有两段直线部分所受安培力两段直线部分所受安培力大小相等,但方向相反,大小相等,但方向相反,当导体形状不变时,该两当导体形状不变时,该两力平衡,因而,整个导线
3、力平衡,因而,整个导线所受安培力所受安培力2.2.将一电流均匀分布的无限大载流平面放入磁感应强度为将一电流均匀分布的无限大载流平面放入磁感应强度为B0的均匀磁场中,电流方向与磁场垂直,的均匀磁场中,电流方向与磁场垂直,放入后放入后,平面两,平面两侧磁场的磁感应强度分别为侧磁场的磁感应强度分别为B1和和B2(图),求该载流平面(图),求该载流平面上单位面积所受的磁场力的大小和方向。上单位面积所受的磁场力的大小和方向。分析磁场方向:分析磁场方向:B0左:左:右:右:无限大载流平面两侧为均匀磁场,磁感强度大小为无限大载流平面两侧为均匀磁场,磁感强度大小为 则则由式(由式(1)、()、(2)解得)解得
4、外磁场外磁场B0作用在单位面积载流平面上的安培力作用在单位面积载流平面上的安培力依照右手定则依照右手定则可知磁场力的可知磁场力的方向为水平指方向为水平指向左侧。向左侧。dxdyds=dxdyI=jdxdF=IdlB0=IdyB0=jdxdyB03.3.如图所示,在一通有电流如图所示,在一通有电流I1的长直导线附近,有一半径的长直导线附近,有一半径为为R,质量为,质量为m的细小线圈,细小线圈可绕通过其中心与直的细小线圈,细小线圈可绕通过其中心与直导线平行的轴转动,直导线与细小线圈中心相距为导线平行的轴转动,直导线与细小线圈中心相距为d,设,设dR,通过小线圈的电流为,通过小线圈的电流为I2,若开
5、始时线圈是静止的,它,若开始时线圈是静止的,它的正法线矢量的方向与纸面法线的方向成的正法线矢量的方向与纸面法线的方向成 0 0角。问线圈平面角。问线圈平面转至与转至与纸面重叠时,其角速度的值为多大?纸面重叠时,其角速度的值为多大?解解:小线圈在任意位置受到的磁力矩小线圈在任意位置受到的磁力矩则则考虑(刚体定轴转动)考虑(刚体定轴转动)动能定理动能定理I 转动惯量转动惯量根据转动惯量的定义,由图可求得小根据转动惯量的定义,由图可求得小线圈绕线圈绕OO轴转动的转动惯量轴转动的转动惯量m为圆环的质量,为圆环的质量,积分后即可解得积分后即可解得由动能定理有由动能定理有负号负号“”表示磁力矩作正表示磁力
6、矩作正功时将使功时将使 减小减小。4.螺绕环中心周长螺绕环中心周长l=10cm,环上线圈匝数,环上线圈匝数N=20,线圈中,线圈中通有电流通有电流I=0.1A。(1)求管内的磁感应强度)求管内的磁感应强度B0和磁场强度和磁场强度H0;(2)若管内充满相对磁导率)若管内充满相对磁导率 r=4200的磁介质,那么的磁介质,那么管内管内的的B和和H是多少;是多少;(3)磁介质内由导线中电流产生的磁介质内由导线中电流产生的B0和由磁化电流产生和由磁化电流产生的的B 各是多少?各是多少?解解(1)作业:作业:15.35:如如图图所所示示,一一半半径径为为R1的的无无限限长长圆圆柱柱体体(导导体体 0)中
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