(1) 载流线圈的磁矩
定义载流i的刚性平面线圈s的磁矩为
其中s为线圈的面积,i为刚性平面线圈通过的电流,n为线圈平面的法向,它也是磁矩的方向。n与电流的方向成右手螺旋关系。
(2) 载流线圈受到的磁力矩
在磁感应强度为b的均匀磁场中,有一刚性矩形平面载流线圈,边长分别为l1和l2,电流为i,如下图所示。设线圈平面的法向单位矢量n与磁场方向的夹角为j,并且ab边与cd边均与磁场方向垂直。导线bc和ad所受的安培力f1、f1'大小相等,方向相反,且作用在同一直线上,故相互抵消。
导线ab和cd所受的安培力分别为f2、f2',并且有f2= f2'=bil2,但这两个力不在同
一直线,因此形成一力偶(图b)。所以磁场作用在线圈上的力矩为
根据(14.6.6)式线圈磁矩的定义,上式可写成矢量式
这就是载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩。当n与b平行时,磁力矩为零;当n与b垂直时,磁力矩不为零;当n与b之间有夹角j时,磁场的平行于线圈法向的分量对线圈无任何影响;磁场的垂直于线圈法向的分量对线圈作用有力矩作用。
如刚性平面载流线圈处于不均匀磁场b中,则用积分求出磁力矩
在非均匀磁场中,载流线圈除受到磁力矩外,还受到磁力的作用。磁力的方向指向强磁场区域,因此载流小线圈总是被磁极吸引。