磁场对电流的作用 黄志芳.ppt

磁场对电流的作用 黄志芳.ppt 磁场对电流的作用力
一、磁场对直线电流的作用力(重点)
二、磁场对通电线圈的作用力矩(重点)
三、电流表工作原理(了解)
复****提问:
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3. 磁通的定义式,以及它的单位是什么?
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方法是:用右手握住导线,伸直的大拇指指向电流方向,
弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。
方法是:用右手握住螺线管,弯曲的四指指向电流的方向,
伸直的大拇指所指的就是通电螺线管的N极。
= BS 的单位是韦伯(Wb)
一、磁场对直线电流的作用力

磁场对放在其中的通电直导线有力的作用,这个力称为
安培力。
(1) 当电流I的方向与磁感应强度B垂直时,导线受安培
力最大,根据磁感应强度
可得
(2) 当电流I的方向与磁感应强度B平行时,导线不受安培力作用。
(3) 如图5-3所示,当电流I的方向与磁感应强度B之间有一定夹角时,可将B分解为两个互相垂直的分量:
一个与电流I平行的分量,B1 = Bcos;另一个与电流I垂直的分量,B2 = Bsin。B1对电流没有力的作用,磁场对电流的作用力是由B2产生的。因此,磁场对直线电流的作用力为
当= 90时,安培力F最大;当= 0时,安培力F =0。

公式中各物理量的单位均采用用国际单位制:安培力F
的单位用牛顿(N);电流I的单位用安培(A);长度l的单位用
米(m);磁感应强度B的单位用特斯拉(T)。

安培力F的方向可用左手定则判断:伸出左手,使拇指
跟其他四指垂直,并都跟手掌在一个平面内,让磁感线穿入手心,四指指向电流方向,大拇指所指的方向即为通电直导线在磁场中所受安培力的方向。
由左手定则可知:F ⊥ B,F ⊥ I,即F垂直于B、I所决
定的平面。
二、磁场对通电线圈的作用力矩
将一矩形线圈abcd放在匀强磁场中,如图5-4所示
线圈的顶边ad和底边bc所受的磁场力Fad、Fbc大小相等,方向相反,在一条直线上,彼此平衡;而作用在线圈两个侧边ab和cd上的磁场力Fab、Fcd虽然大小相等,方向相反,但不在一条直线上,产生了力矩,称为磁力矩。这个力矩使线圈绕OO转动,转动过程中,随着线圈平面与磁感线之间夹角的改变,力臂在改变,磁力矩也在改变。
当线圈平面与磁感线平行时,力臂最大,线圈受磁力矩最大;
当线圈平面与磁感线垂直时,力臂为零,线圈受磁力矩也为零。
电流表就是根据上述原理工作的。
三、电流表工作原理

电流表的结构如图5-5所示。
在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁心,铁心外套有一个可以绕轴转动的铝框,铝框上绕有线圈,铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针,线圈两端分别接在这两个螺旋弹簧上,被测电流就是经过这两个弹簧流入线圈的。

如图5-6所示,蹄形磁铁和铁心间的磁场是均匀地辐向分
布,这样,不论通电线圈转到什么方向,它的平面都跟磁感
线平行。因此,线圈受到的偏转磁力矩M1就不随偏角而改变。
通电线圈所受的的磁力矩M1的大小与电流I成正比,即
M1 = k1I
式中k1为比例系数。
线圈偏转使弹簧扭紧或扭松,于是弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩M2,线圈偏转的角度越大,弹簧的力矩也越大,M2与偏转角成正比,即
M2 = k2
式中k2为比例系数。
当M1、M2平衡时,线圈就停在某一偏角上,固定在转轴上的指针也转过同样的偏角,指到刻度盘的某一刻度。
比较上述两个力矩,因为M1 = M2,所以k1I = k2,即
即测量时偏转角度与所测量的电流成正比。这就是电流表的工作原理。这种利用永久性磁铁来使通电线圈偏转达到测量目的的仪表称为磁电式仪表。