基础物理学优秀课件
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《大学基础物理学》农科用教材自作ppt课件-10量子力学基础2
海 南 大 学
第十章 量子力学基础(Quantum mechanics)
当前量子力学的重要应用
海 纳 百 川
量子生物学 量子生命科学 量子神经网络 量子化学 量子材料科学 量子信息科学 量子计算机科学 BEC器件、原子器件
大
目前，它正在向材料科学、化学、生物 学、信息科学、计算机科学大规模渗透。 预计不久的将来它将会成为： 整个近代科 学共同的理论基础
致 远
海 南 大 学
第十章 量子力学基础(Quantum mechanics)
测量黑体辐射出射度实验装置
海 纳
大 道
小孔
百 川
T
空腔
s
L1
平行光管
L2 会聚透镜
致
c
棱镜 热电偶
海 南 大 学
远
二、热辐射的基本定律 第十章 量子力学基础(Quantum mechanics)
黑体辐射的实验曲线
M (T ) /(1014 W m3 )
例1 （1）温度为室温 (20 C)的黑体，其单色辐 出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体 单色辐出度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内， 海 其温度应为多少？（3）以上两辐出度之比为多少？ 纳 解 （1）由维恩位移定律
大 道
论.
五 了解德布罗意假设及电子衍射实验. 了解实 纳 物粒子的波粒二象性. 理解描述物质波动性的物理量 （波长、频率）和描述粒子性的物理量（动量、能 百 量）之间的关系.
川
致 远
六
了解一维坐标动量不确定关系 .
七 了解波函数及其统计解释 . 了解一维定态的 薛定谔方程， 以及量子力学中用薛定谔方程处理一 维无限深势阱等微观物理问题的方法 .
第十章 量子力学基础(Quantum mechanics)
当前量子力学的重要应用
海 纳 百 川
量子生物学 量子生命科学 量子神经网络 量子化学 量子材料科学 量子信息科学 量子计算机科学 BEC器件、原子器件
大
目前，它正在向材料科学、化学、生物 学、信息科学、计算机科学大规模渗透。 预计不久的将来它将会成为： 整个近代科 学共同的理论基础
致 远
海 南 大 学
第十章 量子力学基础(Quantum mechanics)
测量黑体辐射出射度实验装置
海 纳
大 道
小孔
百 川
T
空腔
s
L1
平行光管
L2 会聚透镜
致
c
棱镜 热电偶
海 南 大 学
远
二、热辐射的基本定律 第十章 量子力学基础(Quantum mechanics)
黑体辐射的实验曲线
M (T ) /(1014 W m3 )
例1 （1）温度为室温 (20 C)的黑体，其单色辐 出度的峰值所对应的波长是多少？（2）若使一黑体 单色辐出度的峰值所对应的波长在红色谱线范围内， 海 其温度应为多少？（3）以上两辐出度之比为多少？ 纳 解 （1）由维恩位移定律
大 道
论.
五 了解德布罗意假设及电子衍射实验. 了解实 纳 物粒子的波粒二象性. 理解描述物质波动性的物理量 （波长、频率）和描述粒子性的物理量（动量、能 百 量）之间的关系.
川
致 远
六
了解一维坐标动量不确定关系 .
七 了解波函数及其统计解释 . 了解一维定态的 薛定谔方程， 以及量子力学中用薛定谔方程处理一 维无限深势阱等微观物理问题的方法 .
《基础物理学》课件
自然现象进行观察和思考。
中世纪欧洲的学者们开始进行 实验研究，为近代物理学的形
成奠定了基础。
17世纪，牛顿的经典力学体系 诞生，标志着近代物理学的开 端。
19世纪末和20世纪初，相对论 和量子力学的出现，为物理学 的发展带来了革命性的变革。
物理学的重要性和应用
物理学在人类文明的发展中起到了至关重要的作用，推动了科技的进步和 创新。
物理学是一门研究物质的基本性质、结构、相互作用以及运动规律的自然科学。
它涉及到力、热、声、光、电、磁等多个领域，旨在探索自然界中的基本规律和现 象。
物理学的研究对象包括宏观和微观领域，从宇宙天体到基本粒子，从生命现象到无 生命物质。
物理学的发展历程
物理学的发展可以追溯到古希 腊时期，当时哲学家们开始对
光学在日常生活中的应用
眼镜和隐形眼镜
利用光学原理矫正视力，提高视觉质量。
照明和显示技术
各种照明设备如LED灯、显示器如电视、电 脑屏幕等都离不开光学技术的应用。
摄影和摄像
利用光学镜头记录图像，为人们提供丰富多 彩的视觉体验。
医学成像
光学仪器如显微镜、内窥镜等在医学诊断和 治疗中发挥重要作用。
06
光的衍射
光绕过障碍物边缘或穿过窄缝时的传播路径 发生弯曲的现象。衍射使光表现出类似波动 性质的行为，是光的波动理论的重要组成部
分。
光的偏振与全息照相
要点一
光的偏振
光波的振动方向在某一特定方向上的表现。偏振现象在自 然光和部分人工光源中普遍存在，对光的传播和光学仪器 有重要影响。
要点二
全息照相
利用光的干涉和衍射原理记录并再现三维物体的技术。全 息照相能够记录物体的全部信息，提供逼真的立体图像， 广泛应用于科研、军事、艺术等领域。
中世纪欧洲的学者们开始进行 实验研究，为近代物理学的形
成奠定了基础。
17世纪，牛顿的经典力学体系 诞生，标志着近代物理学的开 端。
19世纪末和20世纪初，相对论 和量子力学的出现，为物理学 的发展带来了革命性的变革。
物理学的重要性和应用
物理学在人类文明的发展中起到了至关重要的作用，推动了科技的进步和 创新。
物理学是一门研究物质的基本性质、结构、相互作用以及运动规律的自然科学。
它涉及到力、热、声、光、电、磁等多个领域，旨在探索自然界中的基本规律和现 象。
物理学的研究对象包括宏观和微观领域，从宇宙天体到基本粒子，从生命现象到无 生命物质。
物理学的发展历程
物理学的发展可以追溯到古希 腊时期，当时哲学家们开始对
光学在日常生活中的应用
眼镜和隐形眼镜
利用光学原理矫正视力，提高视觉质量。
照明和显示技术
各种照明设备如LED灯、显示器如电视、电 脑屏幕等都离不开光学技术的应用。
摄影和摄像
利用光学镜头记录图像，为人们提供丰富多 彩的视觉体验。
医学成像
光学仪器如显微镜、内窥镜等在医学诊断和 治疗中发挥重要作用。
06
光的衍射
光绕过障碍物边缘或穿过窄缝时的传播路径 发生弯曲的现象。衍射使光表现出类似波动 性质的行为，是光的波动理论的重要组成部
分。
光的偏振与全息照相
要点一
光的偏振
光波的振动方向在某一特定方向上的表现。偏振现象在自 然光和部分人工光源中普遍存在，对光的传播和光学仪器 有重要影响。
要点二
全息照相
利用光的干涉和衍射原理记录并再现三维物体的技术。全 息照相能够记录物体的全部信息，提供逼真的立体图像， 广泛应用于科研、军事、艺术等领域。
大学物理PPT完整全套教学课件pptx
非弹性碰撞
碰撞后系统动能不守恒，部分机械 能转化为内能，损失了机械能。如 湿纸或橡皮泥的碰撞等。
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体粘在一起运动，动能 损失最大，机械能损失也最大。
能量守恒定律
定律表述
自然界中的一切物质都具有能量，能量既不能创 造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种 形式，从一个物体传递到另一个物体；在转化和 传递过程中能量的总量保持不变。
大学物理的学习方法和要求
掌握基本概念和基本规律
注重实验和实践
学习大学物理首先要掌握基本概念和基本 规律，理解它们的物理意义和适用范围。
大学物理实验是学习物理学的重要环节， 通过实验可以加深对物理概念和规律的理 解，培养实验技能和动手能力。
培养物理思维
拓宽知识面
学习大学物理要注重培养物理思维，即运 用物理学的方法和观点去分析和解决问题 的能力。
热力学第二定律的表述及实质
表述
实质
应用
热力学第二定律有多种表述方式，其 中最著名的是开尔文表述和克劳修斯 表述。开尔文表述指出，不可能从单 一热源吸取热量，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。克劳修斯表述 指出，热量不可能自发地从低温物体 传到高温物体而不引起其他变化。
热力学第二定律的实质是揭示了自然 界中一切与热现象有关的宏观过程都 具有方向性，即不可逆性。这种方向 性是由系统内部的微观状态数目的变 化所决定的，也就是由系统的熵增原 理所决定的。
循环过程卡诺循环
01
02
定义
工作原理
卡诺循环是一种理想的可逆循环，由 两个等温过程和两个绝热过程组成。 它是热力学第二定律的出发点，也是 热机效率的理论极限。
卡诺循环通过高温热源吸收热量，在 低温热源放出热量，并对外作功。其 效率只与高温热源和低温热源的温度 有关，而与工作物质无关。
大学物理学ppt课件
电磁感应和电磁波
电磁感应定律
阐述法拉第电磁感应定律和楞 次定律的内容，分析感应电动
势的产生条件和计算方计算方法，分析它们在电路 中的作用。
电磁波的产生和传播
阐述电磁波的产生原理和传播 特点，探讨电磁波在真空和介 质中的传播规律。
电磁波的发射和接收
介绍电磁波的发射和接收过程 ，分析天线的工作原理和性能
牛顿第二定律
物体的加速度与作用力成 正比，与物体质量成反比 ，即F=ma。
牛顿第三定律
作用力和反作用力大小相 等、方向相反，且作用在 同一直线上。
动量定理与动量守恒
动量定理
物体所受合外力的冲量等于物体动量 的变化，即Ft=mv2-mv1。
动量守恒
在不受外力或所受合外力为零的系统 中，系统总动量保持不变。
恒定电流和恒定磁场
电流与电源
欧姆定律
介绍电流的定义、方向和单位，电源的电 动势和内阻等概念。
阐述欧姆定律的表达式及其适用条件，分 析电阻的串联和并联问题。
磁场与磁感应强度
安培环路定律与磁场中的物质
定义磁场和磁感应强度的概念，探讨磁场 线的分布特点，以及磁感应强度的计算方 法。
介绍安培环路定律的表达式及其意义，分析 磁场对电流的作用力，以及磁场中的磁介质 问题。
03
电磁学
静电场
电荷与电场
介绍电荷的基本性质，电场的定义和性 质，以及电场线与等势面的概念。
电场强度与电势
定义电场强度和电势的概念，分析它 们的物理意义和计算方法，探讨电场
强度与电势的关系。
库仑定律
阐述库仑定律的表达式及其适用条件 ，通过实例分析点电荷之间的作用力 。
静电场中的导体和电介质
介绍导体在静电场中的平衡条件，电 介质的极化现象，以及静电场中的能 量问题。
《物理学教学课件》惠更斯原理-折射定律
折射定律描述了光在不同介质中传播时，传播方向发生变化的现象，而惠更斯原 理能够解释这一现象的内在机制。
折射定律在惠更斯原理中的应用
折射定律指出，当光从一种介质进入另一种介质时，传播方 向会发生改变，入射角和折射角满足一定的关系。
在惠更斯原理中，光波在传播过程中遇到不同介质时，会因 为介质对光波的折射率不同而发生绕射和反射等现象，这些 现象可以用折射定律来描述和计算。
2. [文献2]
重点研究了惠更斯原理与折射定律之间的关系，通过实验数据验证了折
射定律的正确性。该文献还讨论了惠更斯原理在光学仪器设计和制造中
的应用。
03
3. [文献3]
从现代物理学的角度出发，重新审视了惠更斯原理的基本假设和推导过
程。该文献对惠更斯原理的现代意义和局限性进行了深入探讨，为进一
步研究提供了新的思路和方向。
折射现象不仅存在于透明介质之间，还存在于其他类型的介质
之间，如气体、液体和固体等。
折射定律的数过实验观察和理论推导，可以得到 折射定律的数学表达式，即入射角和 折射角之间的关系。
折射定律适用于所有类型的介质交界 处，包括气体、液体和固体等，是光 学中非常重要的基本规律之一。
对未来研究的展望
探索新应用
深入研究机理
随着科技的不断发展，惠更斯原理和折射 定律有望在新的领域得到应用，如量子光 学、生物医学光学和纳米光学等。
对于光波传播的机理和光与物质相互作用 的过程，仍有许多未知的领域需要深入研 究，这需要科学家们不断探索和创新。
提高实验精度
跨学科合作
随着实验技术和测量手段的不断进步，有 望进一步提高惠更斯原理和折射定律实验 验证的精度和可靠性。
THANKS
谢谢
惠更斯原理是波动理论中的一种基本 原理，它解释了波的传播和散射现象 ，为研究波的传播和散射提供了重要 的理论基础。
折射定律在惠更斯原理中的应用
折射定律指出，当光从一种介质进入另一种介质时，传播方 向会发生改变，入射角和折射角满足一定的关系。
在惠更斯原理中，光波在传播过程中遇到不同介质时，会因 为介质对光波的折射率不同而发生绕射和反射等现象，这些 现象可以用折射定律来描述和计算。
2. [文献2]
重点研究了惠更斯原理与折射定律之间的关系，通过实验数据验证了折
射定律的正确性。该文献还讨论了惠更斯原理在光学仪器设计和制造中
的应用。
03
3. [文献3]
从现代物理学的角度出发，重新审视了惠更斯原理的基本假设和推导过
程。该文献对惠更斯原理的现代意义和局限性进行了深入探讨，为进一
步研究提供了新的思路和方向。
折射现象不仅存在于透明介质之间，还存在于其他类型的介质
之间，如气体、液体和固体等。
折射定律的数过实验观察和理论推导，可以得到 折射定律的数学表达式，即入射角和 折射角之间的关系。
折射定律适用于所有类型的介质交界 处，包括气体、液体和固体等，是光 学中非常重要的基本规律之一。
对未来研究的展望
探索新应用
深入研究机理
随着科技的不断发展，惠更斯原理和折射 定律有望在新的领域得到应用，如量子光 学、生物医学光学和纳米光学等。
对于光波传播的机理和光与物质相互作用 的过程，仍有许多未知的领域需要深入研 究，这需要科学家们不断探索和创新。
提高实验精度
跨学科合作
随着实验技术和测量手段的不断进步，有 望进一步提高惠更斯原理和折射定律实验 验证的精度和可靠性。
THANKS
谢谢
惠更斯原理是波动理论中的一种基本 原理，它解释了波的传播和散射现象 ，为研究波的传播和散射提供了重要 的理论基础。
大学物理ppt课件完整版
物理学的发展历史
01
02
03
古代物理学
以自然哲学为主要形式， 探讨自然现象的本质和规 律，如古希腊的自然哲学。
经典物理学
以牛顿力学、电磁学等为 代表，建立了完整的经典 物理理论体系。
现代物理学
以相对论、量子力学等为 代表，揭示了微观世界的 奥秘和宇宙大尺度的结构。
大学物理课程的目的和要求
1 2
掌握物理学的基本概念和原理
放射性衰变
阐述了α衰变、β衰变、γ衰变等放射性衰变过程及 其规律。
粒子物理简介
介绍了基本粒子、相互作用、粒子加速器等基本 概念。
THANKS
感谢观看
麦克斯韦-安培定律
将磁场的变化与电场联系起来，是电磁场理论的基础。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦方程组 描述电磁场的基本规律，包括高 斯定律、高斯磁定律、法拉第电 磁感应定律和麦克斯韦-安培定律。
电磁波的应用 如无线电通信、雷达、微波炉等。
电磁波 由变化的电场和磁场相互激发而 产生的在空间中传播的电磁振荡。
大学物理ppt课件完 整版
目 录
• 绪论 • 力学 • 热学 • 电磁学 • 光学 • 近代物理学基础
01
绪论
物理学的研究对象
物质的基本结构和相互作用
研究物质的基本组成、性质以及相互作用，包 括微观粒子和宏观物体之间的相互作用。
物质的运动和变化规律
研究物质在不同条件下的运动状态、变化过程 以及相应的物理量之间的关系。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热使其完全转换为有用的功而不产生其他影响。也就是说，热 机的效率不可能达到100%。
卡诺定理和热力学温标
《大学基础物理学》农科用教材自作ppt课件-05稳恒电流
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
海 纳 百
大 道
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
一 电流
海 纳 百
§5-1 电流与电阻
S
+ + + + + +
大 道
电流为通过截面S 电流为通过截面 的电 荷随时间的变化率 荷随时间的变化率
大 道
ε0ε r v v I = ∫ j ⋅ dS s
v 1v j= E
v v Q ∫s E ⋅ dS =
S A
εr
B
+Q
-Q
ρ
ρ
I =∫
s
ρ
1v v E ⋅ dS =
Q
ρε 0ε r
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
海 纳 百
§5.2 电源 电动势
大 道
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
§11-1 恒定电流
一 电源 电动势
海 纳 百 大 道
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
§11-1 恒定电流
海 纳 百
非静电力: 非静电力 能不断分离正负电 荷使正电荷逆静电场力方向运动. 荷使正电荷逆静电场力方向运动 电源：提供非静电力的装置 电源：提供非静电力的装置. 正电荷所受的非静电力. 正电荷所受的非静电力
+
o i
+ PCl Cl − + PCl Cl
−
i o
(V )
海 纳 百
大 道
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
一 电流
海 纳 百
§5-1 电流与电阻
S
+ + + + + +
大 道
电流为通过截面S 电流为通过截面 的电 荷随时间的变化率 荷随时间的变化率
大 道
ε0ε r v v I = ∫ j ⋅ dS s
v 1v j= E
v v Q ∫s E ⋅ dS =
S A
εr
B
+Q
-Q
ρ
ρ
I =∫
s
ρ
1v v E ⋅ dS =
Q
ρε 0ε r
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
海 纳 百
§5.2 电源 电动势
大 道
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
§11-1 恒定电流
一 电源 电动势
海 纳 百 大 道
海 南 大 学
恒定电流（ 第五章 恒定电流（ steady current ）
§11-1 恒定电流
海 纳 百
非静电力: 非静电力 能不断分离正负电 荷使正电荷逆静电场力方向运动. 荷使正电荷逆静电场力方向运动 电源：提供非静电力的装置 电源：提供非静电力的装置. 正电荷所受的非静电力. 正电荷所受的非静电力
+
o i
+ PCl Cl − + PCl Cl
−
i o
(V )
物理学课件ppt
02
量子光学的应用
包括量子计算、量子通信和量子传感等领域的应 用。
05
相对论
狭义相对论
狭义相对论的基本假设
物理定律在所有惯性参照系中形式都保持不 变。
狭义相对论的质量观
物体在运动时的质量比静止时大。
狭义相对论的时空观
时间和空间是紧密联系的，它们组成了所谓 的时空。
狭义相对论的能量观
能量和动量是互补的，不能同时测准。
法拉第电磁感应定律表述 了感应电动势与磁通量变 化率之间的关系。
楞次定律说明了感应电流 的方向总是试图阻止产生 它的磁场变化。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组描述了电 磁场的运动规律，预言了 电磁波的存在。
04
光学
波动光学
光的干涉
包括干涉现象、干涉条纹 的形状和干涉图样的解释 。
光的偏振
包括偏振现象、偏振光的 产生和传播以及偏振的应 用。
光的衍射
涉及衍射现象、衍射条纹 的形状以及衍射和干涉之 间的关系。
几何光学
01
02
03
光线的基本概念
涉及光线、光线传播的方 向和光线传播的路径等问 题。
反射现象
包括镜面反射、漫反射和 全反射等现象及其应用。
折射现象
涉及折射定律、折射率的 概念以及折射的应用。
量子光学
01
光的量子性
涉及光的波粒二象性、光的量子态和量子测量等 问题。
物理学课件
目录
• 力学基础 • 热力学 • 电学 • 光学 • 相对论 • 近代物理
01
力学基础
牛顿运动定律
01 牛顿第一定律
物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用 在它上面的力迫使它改变这种状态。
量子光学的应用
包括量子计算、量子通信和量子传感等领域的应 用。
05
相对论
狭义相对论
狭义相对论的基本假设
物理定律在所有惯性参照系中形式都保持不 变。
狭义相对论的质量观
物体在运动时的质量比静止时大。
狭义相对论的时空观
时间和空间是紧密联系的，它们组成了所谓 的时空。
狭义相对论的能量观
能量和动量是互补的，不能同时测准。
法拉第电磁感应定律表述 了感应电动势与磁通量变 化率之间的关系。
楞次定律说明了感应电流 的方向总是试图阻止产生 它的磁场变化。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组描述了电 磁场的运动规律，预言了 电磁波的存在。
04
光学
波动光学
光的干涉
包括干涉现象、干涉条纹 的形状和干涉图样的解释 。
光的偏振
包括偏振现象、偏振光的 产生和传播以及偏振的应 用。
光的衍射
涉及衍射现象、衍射条纹 的形状以及衍射和干涉之 间的关系。
几何光学
01
02
03
光线的基本概念
涉及光线、光线传播的方 向和光线传播的路径等问 题。
反射现象
包括镜面反射、漫反射和 全反射等现象及其应用。
折射现象
涉及折射定律、折射率的 概念以及折射的应用。
量子光学
01
光的量子性
涉及光的波粒二象性、光的量子态和量子测量等 问题。
物理学课件
目录
• 力学基础 • 热力学 • 电学 • 光学 • 相对论 • 近代物理
01
力学基础
牛顿运动定律
01 牛顿第一定律
物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用 在它上面的力迫使它改变这种状态。
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3. 均匀磁场对载流线圈的作用
任意形状的平面载流线圈
的面积S,电流强度I, 统一定义: m ISen , 为线圈的磁矩
en
若线圈有N匝则 m NISen .
不关心磁矩激发磁场的场源效果,
关心在磁场中, 磁矩受到的作用力(矩)
载流B圆线2圈0 轴rm3线上的P点 :
IR O
en
P
(1) 矩形线圈在均匀磁场中受到的作用力
z
2d
O
x
P
20-8 平面对称性, 两侧磁场的方向不是外法,是右旋切向.
y 20-10 参考大球挖小球, 此处是圆柱内挖圆柱, 圆柱对称性,
§20.7 载流导线在磁场中受到的作用
dF
I
B
Idl
(电流元)
磁场中的电流元受到安培力
:
dF Idl B
具洛伦兹力本质: I d l : dQv
对总线电流： F L I d l B
磁场作用在线圈上总的力矩大小为：
俯视图
T F2(l1 cos )
BIl2(l1 cos )
BIS cos
A( B )
线圈磁矩方向en与B夹角 ,
F2
T (IS)B sin
方向…
匀强磁场对矩形线圈的力矩：
T mB
F2'
D(C ) B
en
(2) 任意形状的刚性平面线圈 在均匀磁场中受力矩 按电流右手旋向定法向 en
力矩的极值, 力矩的作用趋势
F2'
D(C ) B
m
B
m
力矩 vs 角加速度, 转动的方向-----趋势
如果给一个初始角速度, 反平行取向开始, ……
均匀磁场中, 任意形状的 刚性的平面载流线圈受到的力矩
T mB
在均匀外磁场中，平面载流线圈作为整体，受到 合力矩使线圈的磁矩转到B的方向，这使得线圈刚体 产生了变化的角加速度--- 驱动刚体作定轴转动……
I1
B2
B
d D
d l1
d
ere1eI2r2C2
F12
d F21
d
l2
B1
忽略边缘效应
利用毕—萨定律与安培定律，求出其中一根导
线激发的静磁场的分布，再计算其它载流导线在磁
场中受到的安培力。
①讨论AB中I1激发静磁场B1, CD因而受到的力
CD上P点处磁感应强度：
B1
0 2
I1 d
e 1
dF12 0 dl1 2
I1I2 d
方向均垂直指向施力导线 同向电流吸引, 异向电流排斥
二力等大小。
两个同方向的平行载流直导线，通过磁场的 作用，将相互吸引。
两个反向的平行载流直导线，通过磁场的作 用，将相互排斥. 简单的磁悬浮, 可以……
每一段导线单位长度所受的斥力的大小与这 两电流同方向情形下受到的引力相等。
①单位长度的ICD 受到IAB的力:
d F21 0 I1I2 d l2 2 d
②单位长度的IAB受到ICD的力:
B2
0 2
I2 d
e
2,
A
e
1
I1
B
B2
d l1
er
1
d er 2
I
C
2
F12
dF21
d
l2
B1
e 2
d
D
d F12 I1 d l1 B2e 2 I1dl1B2(er2 )
直线电流受到安培力：F
I
L
dl
B
BIl
sin
eF
矩形载流线圈ABCD,
F1' D
设AB边与磁场垂直,
BC边与磁场夹角θ.
A
F2'
I
FBC BIl1sin eBC F1
FDA
BIl1sin
eDA
F1'
FAB
BIl2 eAB
F2
FCD BIl2 eCD F2 '
eDA
eBC
,
eCD eAB
“通电线圈在磁场中受到力矩”是直流电动机
(卷扬机, 电力机车, 电动车)和磁电式电流计等电磁装 置的工作原理。
带电粒子在平面内沿闭合回路运动---轨道磁矩; 带电粒子如有自旋, 则还具有----自旋磁矩，这两种磁 矩在匀强磁场中各自受到的力矩, 服从相同的规律.
例1. 在磁感强度为B的均匀磁场中，通过一半径
为R的半圆导线中的电流为I。若导线所在平面与B垂
直，求该导线所受的安培力。
解：
F i dFx j dFy
dF
dFy y
dFy
dF
dFy dF sin
dFx I
dFx
安培定律: dF BIdlΒιβλιοθήκη 几何关系 dl Rdx
F jBIR0 sin d 2BIRj
“安培”的定义：
真空中相距1 m的二无限长平行 直导线中载有相等的电流时，若在 每米长度导线上的相互作用力正好
dF12 0 dl1 2
I1I2 d
等于2×10-7N，则导线中的电流强度 电流强度’单
定义为1 A。
位’
#3 两平行的载流圆线圈之间, 吸引? 排斥的?安#培磁基铁?准
#4 安培力使载流直线, 平动a, ……有用—转动, 曲线？
基础物理学
#. 如图，两个完全相同的回路L1和L2，回路内包围有 无限长直电流I1和I2 ，P1和P2是回路上两位置相同 的点。图(b)中L2外存在无限长直电流I3，判断正误。
L1 I1 I2
L2 I3
I1 I2
P1
(a)
(1) B dl B dl ?
L1
L2
P2 (b)
(2)BP1 BP2 ?
基本方法:
将线圈分割成许多矩形线圈, 每个矩形线圈的磁矩方向都是en
.
en
第i个矩Ti形线m圈i 所B受的力力矩矩方, 向相同
I
整个线圈 所受的力矩为
T
Ti
mi
B
ISien B
ISen B m B
匀强磁场对 平面 刚性 线圈的力矩： T mB
讨论：
A( B )
F2
A er1
B
d D
d F21
dl2
B1
P点处 的电流元受力：
e
1
I1
I
C
2
d F21 I2 d l2 B1e1
I2 d l2B1(er1 )
0 2
I1I2 d
d
l2 (er1 )
单位长度的CD 受到AB的作用力:
d F21 0 I1I2 d l2 2 d
#2 长直导线，场不同方向的B, 和I2dl 受到的安培力?
l
2
F2
B
l1
B
C
F1
F1' F1, 共线
F2' F2 , 不共线
A
l 2
F2
B
F1' D
俯视图
F2'
I
l1
B
C
A( B )
F1
F2
F2'
D(C ) B
en
线圈受合力为零. 合力矩等于两力偶（对质心）的力矩和。
AB与CD边受力大小为： F2 BIl2
力偶的力矩: T =Fd =?F2(l1 cos ) BIl2(l1 cos )
半圆形载流导线上所受的力与其两个端点相连的直
导线所受到的力 大小? 方向?
#1 基本思路: 微元法, 安培定律, 叠加原理, 直角坐标系
2. 两平行载流直导线间的作用力
----电流单位“安培”的定义
AB通有电流I1, CD通有电流I2, AB//CD, 间距d.
在导线垂直平面
参考极坐标系
如图
A
e 1