2021-2022学年高二物理竞赛课件：磁力的功（14张PPT）.pptx

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1、磁力的功磁力的功 例例.无限长直载流导线通有电流I1，在同一平面内有长为L的载流直导线，通有电流I2。如图r、已知，求长为L的导线所受的磁场力。解：解：解：解：建立如图所示之坐标系建立如图所示之坐标系建立如图所示之坐标系建立如图所示之坐标系dxxr I1I2xOdF考察考察考察考察I I2 2上电流元上电流元上电流元上电流元I I2 2d dl l受力受力受力受力例例7-177-17 有一半径为R 的半圆形导线，通有电流 I，它处于一磁感应强度为B 的匀强磁场 之中。求：安培力。推广:任意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场力相同.ByxoRId dlI由对称

2、性由对称性该通电导线所受安培力该通电导线所受安培力:F=I B 2Rl1 IIIIb bn nl2B B a ac cd d 载流线圈在磁场中受到的磁力矩载流线圈在磁场中受到的磁力矩F F1 1F F2 2F F3 3F F4 4F1和和F2形成一形成一“力偶力偶”，可以使线框产生转动。，可以使线框产生转动。能使线框产生形变。能使线框产生形变。磁力矩：磁力矩：注：注：注：注：上式适合于任意形状的闭合上式适合于任意形状的闭合载流线圈。载流线圈。N 匝线圈的磁力矩：匝线圈的磁力矩：n F1F2l1 B磁矩：磁矩：磁力矩：磁力矩：l1 IIIIbnl2B acd F1F2F3F4说明：上式适用于任何

3、闭合线圈，但要求线圈所在处的磁场均匀。B为均匀磁场时，闭合线圈所受的合力为零，但合力矩一般不为零；B为非均匀磁场时，线圈所受的合力、合力矩一般都不为零，此时线圈向磁场强的地方运动。线圈转动又平动。磁磁场场对对任任意意形形状状弯弯曲曲导导线线的的作作用用合合力力等等于于从从起起点点到终点间的载有同样电流的直导线所受的磁场力。到终点间的载有同样电流的直导线所受的磁场力。(1)(1)=0=0 时，时，时，时，MM=0 =0 稳定平衡稳定平衡稳定平衡稳定平衡 BI BI(2)(2)=180=180 时，时，时，时，MM=0 =0 非稳定平衡非稳定平衡非稳定平衡非稳定平衡I(3)(3)=90=90 时，

4、时，时，时，MM=MMmaxmax=NBISNBISB 在均匀磁场中，平面载流线圈的转动趋势是使在均匀磁场中，平面载流线圈的转动趋势是使其磁矩的方向与外磁场的方向一致，即其磁矩的方向与外磁场的方向一致，即 =0=0。不同 角的磁力矩、磁通量角的磁力矩、磁通量磁力对运动载流导线作的功磁力对运动载流导线作的功磁力对运动载流导线作的功磁力对运动载流导线作的功F F I IB Ba ab bc cd dL La a b b x x磁场力：磁场力：磁场力：磁场力：F=BILF=BIL磁场力的功：磁场力的功：磁场力的功：磁场力的功：A=FA=F x=BILx=BIL x x其中其中其中其中 BLBL x=

5、Bx=B S=S=磁场力的功：磁场力的功：磁场力的功：磁场力的功：载流线圈在磁场中转动时磁场力的功载流线圈在磁场中转动时磁场力的功载流线圈在磁场中转动时磁场力的功载流线圈在磁场中转动时磁场力的功载流线圈在磁场中转动时磁场力的功载流线圈在磁场中转动时磁场力的功可以证明可以证明可以证明可以证明磁磁磁磁力矩的功力矩的功力矩的功力矩的功：磁力矩：磁力矩：磁力矩：磁力矩：磁力对运动载流导线的功等于电流强度与回路包围磁力对运动载流导线的功等于电流强度与回路包围面积内的磁通量的增量的乘积。面积内的磁通量的增量的乘积。本例本例本例本例磁力矩向外磁力矩向外磁力矩向外磁力矩向外，角位移，角位移，角位移，角位移向内

6、向内向内向内。nF2F1B d 例例例例.一一半半径径为为R的的闭闭合合载载流流线线圈圈，载载流流I，放放在在磁磁感感应应强度为强度为B的的均匀磁场中，其方向与线圈平面平行。均匀磁场中，其方向与线圈平面平行。(1)求以直径为转轴、线圈所受磁力矩的大小和方向。求以直径为转轴、线圈所受磁力矩的大小和方向。(2)在力矩作用下，线圈转过在力矩作用下，线圈转过90，力矩做了多少功？，力矩做了多少功？BI解法一：解法一：解法一：解法一：线圈转过线圈转过90 时，磁通量的增量为：时，磁通量的增量为：解法二解法二解法二解法二*：一段电流元受力一段电流元受力BI方向：方向：向外。向外。方向：方向：向下向下线圈在

7、任意线圈在任意 时的力矩时的力矩。从下往上看从下往上看!I力矩的功：力矩的功：从下往上看从下往上看 能与磁场发生相互作用的物质称为能与磁场发生相互作用的物质称为磁介质磁介质磁介质磁介质被磁化被磁化附加磁场附加磁场电介质电介质被极化被极化附加电场附加电场极化电荷极化电荷外场外场磁化电流磁化电流外场外场削弱外场削弱外场？磁介质及其磁化磁介质及其磁化磁介质及其磁化磁介质及其磁化设外场磁感应强度设外场磁感应强度B B0 0 ，介质磁化后附加磁场介质磁化后附加磁场B B 磁介质中磁场：磁介质中磁场：介质磁化的附加磁场就对应存在介质磁化的附加磁场就对应存在磁化电流磁化电流Is磁介质分类磁介质分类顺磁质顺磁质顺磁质顺磁质(paramagnet)：r 1,BB0,B 与与B0同向同向抗磁质抗磁质抗磁质抗磁质(diamagnetic material)：r 1,B1,BB0,B 与与B0同同向向 弱磁性介质弱磁性介质强磁性介质强磁性介质定义：定义：相对磁导率相对磁导率(relative permeability)：磁导率磁导率(permeability)：磁介质中磁场：磁介质中磁场：