1、01 安培定律 磁场对电流的作用02 直流电动机的物理原理03 磁场力的功04 磁电式电流计5.5直流电动机单匝线圈的直流电动机模型01 安培定律通电导线放在磁场B中，在导线上选取电流元电流元上的载流子以相同的平均速度 运动()dNn Sdl电流元上载流子数目一个载流子受到的洛伦兹力 电流元受到的力 电流元受到的安培力 电流元受到的安培力 电流元 磁感应强度 安培力 之间满足右手螺旋法则 一段通电导线受到的安培力 安培定律,例题5-9 求均匀磁场中长度为L，载有电流为I的直导线所受的安培力 dFIdlBsinq FBI dlsinqLBILsinq 导线上取电流元，受到的安培力方向垂直于纸面向
2、里讨论：1）=0 或或=时，时，F=0大小为2）=/2 或或=3/2 时，时，F有最大值，有最大值，F=BIL,例题5-10 Oxy平面任意形状的一段导线处于均匀磁场B中 通有电流I，a、b之间距离L，计算电流I所受的安培力 导线上电流元电流元受到的安培力载流导线受力 与长度为L的直导线 受到的安培力相同载流导线受力 均匀磁场中 任意形状的闭合载流回路 受到的安培力为零电流强度单位 国际单位制中，电流强度单位是根据真空中一对相互平行的无限长直载流导线之间的作用力来定义 B2m0I22pd0 1 212I Idldmp111dFFdl电流元 受到的安培力大小 电流1上单位长直导线受到安培力 0
3、1 22I Idmp dF1B2I1dl10 1 2212I IFFdmp电流2上单位长直导线受到的安培力 电流强度单位的定义真空中载有等量电流 I相距1m的一对相互平行的长直导线每根导线中的电流强度为1A单位长度上的作用力为 时72 10N同时规定了720410/NAmp02 直流电动机的物理原理磁场对载流线圈的作用211 2abldalSl l 载流平面环路在均匀磁场中受到的力矩ad和bc受到力 大小相等方向相反在一条直线上15/26 ab和cd边受力大小相等，方向相反，不在一条直线上22FBIl42FBIl 两个力始终垂直于磁感应强度方向 242FFBIl对转轴OO的力偶矩12MMM 垂
4、直向外1124sinsin22llMFFqqsinBISq1 2sinBIl lq载流线圈的磁矩磁力矩0qqp0M 当 非稳定平衡状态 稳定平衡状态当0M 090qmaxMBIS 磁场中线圈的运动总是转向磁矩指向磁场的方向 任意形状的载流平面回路 看作是许多非常小 矩形平面回路构成磁力矩任何带电粒子 绕某个点_或轴的运动形成一个电流环 具有磁矩线圈磁矩方向为线圈法线方向大小为 pmNISNIpR22线圈所受到的磁力矩为,一半圆形线圈半径为一半圆形线圈半径为R，共有，共有N匝，所载电流为匝，所载电流为I，线圈放在磁感应强度为线圈放在磁感应强度为 的均匀磁场中，的均匀磁场中，的方向始终的方向始终与
5、线圈的直边垂直。与线圈的直边垂直。1)求线圈所受的最大磁力矩；求线圈所受的最大磁力矩；2)如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位置？置？3)线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关？线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关？pmNISNIpR22线圈所受到的最大磁力矩为 MmaxpmBsinp2NIBpR22,一半圆形线圈半径为一半圆形线圈半径为R，共有，共有N匝，所载电流为匝，所载电流为I，线圈放在磁感应强度为线圈放在磁感应强度为 的均匀磁场中，的均匀磁场中，的方向始终的方向始终与线圈的直边垂直。与线圈的直边垂直。1)求线圈所受的最大磁力矩求线圈所受
6、的最大磁力矩；2)如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位置？置？3)线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关？线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关？M12Mmax pmBsinq12pmB qp6,一半圆形线圈半径为一半圆形线圈半径为R，共有，共有N匝，所载电流为匝，所载电流为I，线圈放在磁感应强度为线圈放在磁感应强度为 的均匀磁场中，的均匀磁场中，的方向始终的方向始终与线圈的直边垂直。与线圈的直边垂直。1)求线圈所受的最大磁力矩；求线圈所受的最大磁力矩；2)如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么
7、位置置？3)线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关？线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关？由 可知，线圈所受磁力矩与转轴位置无关,一半圆形线圈半径为一半圆形线圈半径为R，共有，共有N匝，所载电流为匝，所载电流为I，线圈放在磁感应强度为线圈放在磁感应强度为 的均匀磁场中，的均匀磁场中，的方向始终的方向始终与线圈的直边垂直。与线圈的直边垂直。1)求线圈所受的最大磁力矩；求线圈所受的最大磁力矩；2)如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位如果磁力矩等于最大磁力矩的一半，线圈处于什么位置？置？3)线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关线圈所受的力矩与转动轴位置是否有关？03 磁场力的功1）载流线圈在磁场内转动时磁场力所作的功（电流不变）dAM d sinMBISsindABISd 磁通量cosBSdAId(cos)BISd(cos)Id BS2121()AIdII2）载流导线在磁场中运动时磁场力所作的功AF dxFBIlABIl dx磁通量的增量()Bl dxAI注意：恒定磁场不是保守力场，磁力的功不等于磁场能的减少洛伦兹力是不作功的。磁力作功是消耗电源的能量来完成的。04 磁电式电流计
