1 / 40

第八章 磁場

第八章 磁場. 8-1 磁場與磁力線. 8-2 電流的磁效應. 8-3 載流導線在磁場中的所受的力. 8-4 載流線圈在磁場中所受的力矩. 8-5 安培計和伏特計的原理和構造. 8-6 帶電質點在磁場中所受的力. [ 問題 2] ： 法拉第 怎樣描述磁場的 分佈 和 強度 ?. 8-1 磁場與磁力線 (1/7). 磁場. [ 問題 1] ：何謂「 磁場 」 ?. 磁力作用的空間. 以虛擬的磁力線來描述磁場分佈和強度。. 8-1 磁場與磁力線 (2/7). 1. 將置放於磁鐵附近的小磁針沿著其 N 極的

felton
Download Presentation

第八章 磁場

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第八章 磁場 8-1 磁場與磁力線 8-2 電流的磁效應 8-3 載流導線在磁場中的所受的力 8-4 載流線圈在磁場中所受的力矩 8-5 安培計和伏特計的原理和構造 8-6 帶電質點在磁場中所受的力

  2. [問題2]：法拉第怎樣描述磁場的分佈和強度? 8-1 磁場與磁力線(1/7) • 磁場 [問題1]：何謂「磁場」? 磁力作用的空間 以虛擬的磁力線來描述磁場分佈和強度。

  3. 8-1 磁場與磁力線(2/7) 1.將置放於磁鐵附近的小磁針沿著其N極的 指向連續地移動，所得的連線稱為磁力線。 • 磁力線-1 2.磁力線上各點的切線方向是該處磁場的方向。 3.磁力線是封閉曲線，在磁鐵外部從N極指向S極； 在磁鐵內部，則從S極指向N極。

  4. 8-1 磁場與磁力線(3/7) • 磁力線-2 [問題1]：磁力線的密集程度代表何種意義? 磁場的大小 [問題2]：為何磁力線不會相交? 磁力線相交代表受力方向非唯一

  5. 8-1 磁場與磁力線(4/7) • 地磁-1 吉爾伯特的地磁概念： 地球本身相當於一個巨大的磁鐵， 磁針受到地磁的作用而能指示方向。

  6. 8-1 磁場與磁力線(5/7) • 地磁-2 [問題1]：磁軸和地球的極軸夾角大約多少? 11o [問題2]：地球外部的磁力線分佈情形如何? 由地理的南方指向北方。

  7. 8-1 磁場與磁力線(6/7) • 磁偏角 [問題1]：何謂磁偏角? 磁針靜止時，其N極指示的方向與 地理北方之間的夾角θ。 [問題2]：在地球上，各地的磁偏角是否相同? 磁偏角與地球的所在位置有關。

  8. 8-1 磁場與磁力線(7/7) • 磁傾角 [問題1]：何謂磁傾角? 磁針靜止時，其N極指示的方向與 水平方向之間的夾角。 [問題2]：在地球上，各地的磁傾角是否相同? 磁傾角也與地球的所在位置有關。

  9. 8-2 電流的磁效應(1/9) • 厄斯特的發現 一條通有電流的直導線，可使附近的磁針產生 偏轉，此現象稱為電流的磁效應。 通電後 未通電

  10. 8-2 電流的磁效應(2/9) • 必歐-沙伐定律 [註]：真空的磁導率 mo=4p10-7 TA/m

  11. 8-2 電流的磁效應(3/9) • 安培右手定則

  12. 8-2 電流的磁效應(4/9) • 安培的環場積定律 (補充) [註]：真空的磁導率 mo=4p10-7 TA/m

  13. 8-2 電流的磁效應(5/9) • 載流長直導線建立的磁場 例題8-1 [註]：此公式可由必歐-沙伐定律、 安培環場積定律推導得到。

  14. 8-2 電流的磁效應(6/9) • 載流圓形線圈建立的磁場-1

  15. [問題2]：承上題，此結果與長直導線有何不同?[問題2]：承上題，此結果與長直導線有何不同? 8-2 電流的磁效應(7/9) • 載流圓形線圈建立的磁場-2 [問題1]：載流圓形線圈在圓心建立的磁場為何? 例題8-2

  16. 8-2 電流的磁效應(8/9) • 載流螺線管建立的磁場-1 1.方向： 四指握旋代表電流方向， 姆指方向即磁場方向。 2.磁場強度： B=moni(參考用)

  17. 8-2 電流的磁效應(9/9) • 載流螺線管建立的磁場-2 [問題1]：影響螺線管磁場的因素可能有哪些? 繞線匝數密度、電流大小、鐵心 [問題2]：電磁鐵可以有哪些用途?

  18. 8-3載流導線在磁場中的所受的力(1/4) • 安培的磁作用力定律 例題8-3 [註]：磁場單位為特士拉 (1 tesla=1 N/Am)。

  19. D C 8-3載流導線在磁場中的所受的力(2/4) [問題1]：如上圖，載流C、D導線所受磁力是否相同? [問題2]：均勻磁場中，封閉載流導線所受的磁力為何是0?

  20. 8-3載流導線在磁場中的所受的力(3/4) [問題]：試說明動圈式揚聲器的工作原理。

  21. 8-3載流導線在磁場中的所受的力(4/4) 甲 乙 [問題1]：試求甲導線在乙導線處的磁場。 [問題2]：試求乙導線所受磁力的大小及方向。

  22. a e 法線 a d b f 2 q q B B f N S c c 8-4 載流線圈在磁場中所受的力矩(1/2) i [問題1]：試求載流導線cd、ef、de、fc在磁場Ｂ的受力。 ibB、ibB、iaBcosq、iaBcosq [問題2]：試證明N匝載流線圈在磁場B的磁力矩t=iNABsinq 例題8-4

  23. [問題2]：當線圈面和磁場B平行時，整流子與電刷並無[問題2]：當線圈面和磁場B平行時，整流子與電刷並無 接觸，何以線圈仍然可轉動? 8-4 載流線圈在磁場中所受的力矩(2/2) • 直流電動機(馬達)的工作原理 [問題1]：根據t=iNABsinq，載流線圈的磁力矩何時最大? 當線圈面與磁場平行時 由於線圈的慣性使然

  24. 8-5 安培計和伏特計的原理和構造 (1/3) • 檢流計工作原理 1.載流線圈在磁場中受磁力矩的作用而偏轉。 2.磁力造成的磁力矩被游絲彈簧因形變產生的 回復力矩所平衡。 3.由線圈偏轉的角度可測得通過線圈的電流。

  25. I Ig I I A G I -Ig RS Igrg Rs= I-Ig 8-5 安培計和伏特計的原理和構造 (2/3) • 安培計工作原理 = 1.檢流計的滿標電流Ig，線圈電阻rg， 則檢流計的滿標電壓為Igrg。 2.並聯電阻兩端的電壓為(I-Ig)Rs。 例題8-5 3.檢流計與電阻兩端的電壓相同： (I-Ig)Rs=Igrg

  26. Ig Ig Ig Ig V G 8-5 安培計和伏特計的原理和構造 (3/3) • 伏特計工作原理 = RS=(n-1)rg rv=nrg 1.檢流計的滿標電流Ig，線圈電阻rg， 則檢流計的滿標電壓為Igrg。 2.若伏特計的滿標電壓係檢流計滿標電壓的n倍， 則串聯電阻的端電壓=(n-1)Igrg： Rs= (n-1)rg 例題8-6

  27. + v F F=qvB B 8-6 帶電質點在磁場中所受的力(1/6) • 勞侖茲力 q N S 勞侖茲力 [問題]：磁力是否影響運動電荷的速度? 是否對運動電荷作功? 例題8-7

  28. v v + + + + F F F F v2 1.向心力 qvB=m v r B v qvB 2.向心加速度 ac= m mv 4.迴轉半徑 r= qB 2pm 5.迴轉週期 T= qB 8-6 帶電質點在磁場中所受的力(2/6) • 電荷在磁場中的速度與磁場B垂直時 電荷在磁場中的速度v與均勻 磁場B垂直，受到磁力作用而 作等速圓周運動。 3.動量 mv=qBr 例題8-8

  29. 8-6 帶電質點在磁場中所受的力(3/6) • 質譜儀

  30. 8-6 帶電質點在磁場中所受的力(4/6) • 迴旋加速器

  31. 1.向心力 F=qvB + mv 3.迴轉半徑 r= qB 2pm 2.迴轉週期 T= qB 8-6 帶電質點在磁場中所受的力(5/6) • 電荷在磁場中的速度與磁場B夾角q時 v v// B d r v 4.螺距 d=v//T

  32. 8-6 帶電質點在磁場中所受的力(6/6) • 宇宙射線 v.s. 極光

  33. 例題8-1 如圖所示為一測量水平地磁強度的方法。一長直 導線鉛直懸掛，在導線的北方，距離導線2.0 cm 處水平放置一磁針。今導線由下而上通以3.0 A的 電流時，量得磁針的偏轉角度為37o，則由此推算 該處地磁的水平分量為何？

  34. 例題8-2 一形狀如圖所示之封閉線圈，兩半圓的半徑各為 a和b。若通以逆時針方向的電流i時，則圓心處 O點的磁場為何？

  35. 例題8-3 如圖所示，一邊長為0.50 m之正立方體，置於 大小為0.80 T、方向向右的均勻磁場中。立方體 表面繞有曲折之導線，若導線上電流為0.30 A， 則ab、bc、cd各導線所受的磁力為何？

  36. 例題8-4 如圖所示，一長度為0.25 m、寬度為0.20 m之 矩形線圈，緊密纏繞100匝，置於0.5 T、方向 向右的均勻磁場中，圈面與磁場方向夾角為60o。當線圈通以電流0.4 A時，此線圈瞬間所受力矩 大小為何？

  37. 例題8-5 已知一檢流計的線圈電阻為100Ω，可承受的最大電流為0.5 mA，若要利用此檢流計製成測量範圍 為10 A的安培計，應如何製作？

  38. 例題8-6 已知一檢流計的線圈電阻為100 Ω，可承受的 最大電流為0.5 mA，若要利用此檢流計製成 測量範圍為100 V的伏特計，應如何製作？

  39. 例題8-7 如圖所示為帶電粒子的速度選擇器示意圖。帶正電 的粒子從離子源射出後，自左端沿x軸射入一區域， 此區域內有均勻電場E=1.2 × 104 N/C，其方向 平行於＋y軸；另有一均勻磁場B=4.0 × 10－2 T， 其方向平行於＋z軸。若電荷直線往右前進的過程 中，不發生偏折，則其速度大小為何？

  40. 例題8-8 如圖所示，在大區域的均勻磁場B中，一質量為m、 電量為 －q的電荷以大小為v、方向與 ＋x軸夾成 30o角的速度，垂直於磁場自原點O射出，則 (1)經過多久時間此電荷首次通過y軸？ (2)此時其與原點之間的距離為何？

More Related