磁场对载流导线和线圈的作用、安培定律

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1、教材：10.6节作业：练习16一、安培定律（含分段习题课）二、单位安培的定义三、均匀磁场对载流线圈的作用四、磁力的功*（课外）M,NO,P一、安培定律(Ampere’slaw)安培力：电流元在磁场中受到的磁力安培定律方向判断右手螺旋大小有限长载流导线所受的安培力要求解上式，一般情况下应先化为分量式，然后分别进行积分。注意①均匀磁场、直导线，求所受安培力解：受力大小：受力方向积分，得任取电流元作图分析安培定律的应用讨论PL解取一段电流元结论任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力,与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁

2、场力相同.例、求不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力。（已知和）②均匀磁场、弯曲导线在均匀磁场中任意形状闭合平面载流线圈受合力为零讨论方向向右（非均匀场）求下图中电流I在磁场中所受的力例题求载流导线ab在无限长载流直导线磁场中的受力（已知：I1、I2、d、L）。解：电流元所受安培力如图示方向向上在ab上任取电流元③非均匀磁场、直导线求一载流导线框在无限长直导线磁场中的受力和运动趋势。解：1234方向向左方向向右1324④非均匀磁场、闭合线圈2方向向上，4向下整个线圈所受的合力：线圈向左做平动1234电流I1的

3、磁场为，电流I2的磁场也为，讨论小结：两载流导体或者线圈的磁力线方向相同则相互吸引，否则相互排斥。分析下列电流之间的相互作用：①②④⑤例题④⑤③0吸引吸引吸引排斥小结：两长直载流导线的电流同向则相互吸引，电流反向则相互排斥。AB一面斜向上运动，一面转动求段直电流受磁场作用力（）请自己完成！课后思考练习：轨道炮是一种利用电流间相互作用的安培力将弹头发射出去的武器。应用：电磁轨道炮两个扁平的互相平行的长直导轨，导轨间由一滑块状的弹头连接，强大的电流从一直导轨流经弹头后，再从另一直导轨流回。电流在两导轨之间产生一近似均匀

4、的垂直于弹头的强磁场。通电的弹头在磁场的安培力作用下被加速。由于超导材料研究上的突破，可望输送106A的电流，在5m米长的导轨上，可使弹头加速到6km/s的速度。而常规火炮受结构和材料强度的限制，发射弹头的速度一般不超过2km/s。设弹头的初速为零，则安培力将弹头推出导轨所做的功等于弹头的动能。现在已提出了很多类似这种利用安培力作为驱动力的电磁推进装置的设计方案。用海水代替金属滑块作为船舶的电磁推进器，目前已在试验之中。这种推进器没有机械噪音，特别适合作为潜艇的动力。电磁推进器无限长两平行载流直导线间的相互作用力解

5、：导线1、2单位长度所受磁力：二、单位“安培”的定义国际单位制中电流单位安培的定义在真空中两平行长直导线相距1m，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为时，规定这时的电流为1A（安培）.问若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？可得M,NO,PMNOPI如图均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP，可绕OP轴旋转，三、均匀磁场对载流线圈的作用以OP为转轴，即：M,NO,PIS考虑到方向，即：与成右螺旋线圈磁矩线圈有N匝时，结论:均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为推导2.推广

6、到任意形状的平面线圈、均匀场设任意形状的闭合平面线圈，电流为I，面积为S。设想把线圈分割成许多无限小窄条矩形微元线圈受的总力矩为：每一小窄条受力矩为：总结：所以得证均匀场时IB.....................IBB++++++++++++++++++++++++I稳定平衡不稳定平衡讨论1）方向与相同2）方向相反3）方向垂直力矩最大磁力矩总是使线圈磁矩转向外磁场方向。①平面线圈在磁场中的几种情况不稳定平衡稳定平衡讨论②无论线圈什么形状，均匀磁场对它的作用只取决于Pm，Pm相同的线圈受B的作用完全相同。③在非

7、均匀场中的线圈除了有转动外还有平动④⑤讨论磁电式仪表磁电式电流计原理实验测定游丝的反抗力矩与线圈转过的角度成正比.NS磁铁例1边长为0.2m的正方形线圈，共有50匝，通以电流2A，把线圈放在磁感应强度为0.05T的均匀磁场中.问在什么方位时，线圈所受的磁力矩最大？磁力矩等于多少？解得问如果是任意形状载流线圈，结果如何？安培定律3.载流线圈所受磁力矩设均匀磁场，矩形线圈（）安培力：1.电流元受磁场力作用的规律2.载流导线所受磁场力总结该结论对于任意形状平面载流线圈也成立（证明方法：将该线圈看成是多个小矩形线圈的组合）

8、。所以平面载流线圈在均匀磁场中不平动转动到与同向：稳定平衡若与反向：不稳定平衡.非均匀磁场中：不但转动，还要平动，移向较强的区域.解：例、一半径为R的半圆形闭合线圈有N匝，通有电流I，均匀外磁场的方向与线圈平面成300角。求：①线圈的磁矩；②此时线圈所受力矩。③线圈从该位置转至平衡位置，磁力矩作功是？（课外）300角①线圈的磁矩：的方向与成60o夹角②此时力