一 安培力
1.安培力:,寫成矢量式:。
此式既是一個電流元idl在外磁場b中受力的基本規(guī)律,又是定義磁感應(yīng)強度b的依據(jù)。
二 平行無限長直導(dǎo)線間的相互作用
如圖:設(shè)兩導(dǎo)線的垂直距離為d,其中電流強度分別為i1,i2,電流方向相同,在導(dǎo)線cd上任取電流元i2dl2,其受力df2 =b1i2dl2 又因為 ,且在導(dǎo)線cd中每一電流元受力方向相同,故其每單位長度所受力為:
方向:垂直cd指向ab。
同理在導(dǎo)線ab中每單位長度所受力為:方向: 垂直ab指向cd,故兩導(dǎo)線相互吸引。
同樣可證明當(dāng)兩導(dǎo)線電流方向相反時則兩導(dǎo)線相互相斥。
三 電流電位的規(guī)定
在真空中有兩根平行的長直導(dǎo)線,它們之間相距1m,兩導(dǎo)線上電流的流向相同、大小相等。當(dāng)兩導(dǎo)線每單位長度上的吸引力為 時,導(dǎo)線中流有的電流定義為1a。
四 矩形載流線圈在均勻磁場中所受的力矩
在均勻磁場 中,有一剛性矩形載流線圈abcd,它的邊長分別為l1和l2,電流為i。設(shè) 的方向(電流繞行方向的右手螺旋方向)與b方向之間的夾角為 。
對于導(dǎo)線ad段和bc段,作用力的大小相等、方向相反,并且在同一直線上,所以它們的合力及合力矩都為零。而導(dǎo)線ab段和cd段所受磁場作用力的大小則分別為:。
這兩個力大小相等、方向相反,但不在同一直線上,因此磁場作用在線圈上的磁力矩的大小為:
考慮線圈的磁矩 ,則上式矢量表示為:
如果線圈有n匝,那么其所受的磁力矩應(yīng)為:
考慮下述幾種特殊情況:
(1)當(dāng)時,線圈平面與b垂直,,此時線圈處于穩(wěn)定平衡狀態(tài);
(2)當(dāng)時,線圈平面與b平行, ;
(3)當(dāng)時,線圈平面與b垂直,但載流線圈的方向與b的方向相反,m=0,此時線圈是處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。
不穩(wěn)定平衡狀態(tài) 穩(wěn)定平衡狀態(tài)
總之,磁場對載流線圈作用的磁力矩,總是使磁矩m轉(zhuǎn)到磁感強度b的方向上。