磁感應(yīng)強(qiáng)度安培環(huán)路定理洛倫茲力

1、 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室8-1 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度 一一 . 基本磁現(xiàn)象基本磁現(xiàn)象磁性：磁性：物體所具有的能吸引鐵、鈷、鎳的性質(zhì)物體所具有的能吸引鐵、鈷、鎳的性質(zhì)磁體：磁體：具有磁性的物質(zhì)具有磁性的物質(zhì)永磁、瞬磁；永磁、瞬磁； 天然、人造天然、人造磁極：磁極：磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域磁體上磁性最強(qiáng)的區(qū)域N極、極、S極極 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室磁鐵磁鐵 磁鐵磁鐵電流電流 磁鐵磁鐵I I電流電流 電流電流I II IN NS S磁力源于電荷的運(yùn)動(dòng)磁力源于電荷的運(yùn)動(dòng), 動(dòng)電生磁動(dòng)電生磁

2、第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)磁場(chǎng)二二 . 磁磁 感應(yīng)感應(yīng) 強(qiáng)強(qiáng) 度度 的的 定定 義義B 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的力與運(yùn)動(dòng)方向有動(dòng)所受的力與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，關(guān)，沿某一特定方向運(yùn)動(dòng)沿某一特定方向運(yùn)動(dòng)時(shí)不受力，時(shí)不受力，垂直于此特定垂直于此特定直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大.vqFmax大小與大小與 無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)v, qvqFmax 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室單位單位 特斯拉特斯拉mN/A1)T( 1+qvBmaxFvqFBmax磁感強(qiáng)度

3、大小磁感強(qiáng)度大小 磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度 的定義：的定義：當(dāng)當(dāng)正電荷垂直于正電荷垂直于 特定直線運(yùn)動(dòng)特定直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力時(shí)，受力 ,將將 方方向定義為該點(diǎn)的向定義為該點(diǎn)的 的方向的方向. BmaxFvmaxFB 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室三三. 磁磁 感感 線線 規(guī)定規(guī)定：曲線上每一點(diǎn)的：曲線上每一點(diǎn)的切線方向切線方向就是該點(diǎn)的磁感就是該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度強(qiáng)度 B 的方向的方向，曲線的，曲線的疏密程度疏密程度表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度度 B 的大小的大小.（閉合曲線）（閉合曲線）III磁場(chǎng)疊加原理：有若干磁場(chǎng)源時(shí)磁場(chǎng)疊加原理：有若干磁場(chǎng)源時(shí)iB

4、B 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室四四. 磁通量磁通量BSNBSSNISNI磁場(chǎng)中某點(diǎn)處垂直磁場(chǎng)中某點(diǎn)處垂直 矢量矢量的單位面積上通過(guò)的磁感的單位面積上通過(guò)的磁感線數(shù)目等于該點(diǎn)線數(shù)目等于該點(diǎn) 的數(shù)值的數(shù)值.BB 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室 磁通量磁通量：通過(guò)某一曲：通過(guò)某一曲面的磁感線數(shù)為通過(guò)此曲面的磁感線數(shù)為通過(guò)此曲面的磁通量面的磁通量.sdSB單位單位2m1T1Wb1SBddBsSdB 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室 8-2 畢奧畢奧薩伐

5、爾定律薩伐爾定律IP*一一 . 畢奧畢奧薩伐爾定律薩伐爾定律(電流元在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)電流元在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng))20sind4drlIB30d4drrlIB真空磁導(dǎo)率真空磁導(dǎo)率 270AN104lIdBd30d4drrlIBB 任意載流導(dǎo)線在點(diǎn)任意載流導(dǎo)線在點(diǎn) P 處的磁感強(qiáng)度處的磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度疊加原理磁感強(qiáng)度疊加原理rlIdrBd 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室12345678lId例例 判斷下列各點(diǎn)磁感強(qiáng)度的方向和大小判斷下列各點(diǎn)磁感強(qiáng)度的方向和大小.R+1、5 點(diǎn)點(diǎn) ：0dB3、7點(diǎn)點(diǎn) ：204ddRlIB02045sin4ddRlIB2、

6、4、6、8 點(diǎn)點(diǎn) ：30d4drrlIB畢奧畢奧薩伐爾定律薩伐爾定律 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室yxzIPCDo0r* 例例1 載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng).Bd解解20sind4drzIBCDrzIBB20sind4dsin/,cot00rrrz20sin/ddrz 方向均沿方向均沿 x 軸的負(fù)方向軸的負(fù)方向Bdr二二 . 畢奧畢奧-薩伐爾定律薩伐爾定律應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例CDrIBdsin400zzd 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室 的方向沿的方向沿 x 軸的負(fù)方向軸的負(fù)方向.B21

7、cos400drIB無(wú)限長(zhǎng)無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng).021002rIB12PCDyxzoIB+12）（1200sinsin4rIB 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室IBrIB20 電流與磁感強(qiáng)度成電流與磁感強(qiáng)度成右螺旋關(guān)系右螺旋關(guān)系半無(wú)限長(zhǎng)半無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)rIBP40 無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng)r*PIo221IBX X 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室Ix 真空中真空中 , 半徑為半徑為R 的載流導(dǎo)線的載流導(dǎo)線 , 通有電流通有電

8、流I , 稱稱圓圓電流電流. 求求其其軸線上一點(diǎn)軸線上一點(diǎn) p 的磁感強(qiáng)度的方向和大小的磁感強(qiáng)度的方向和大小. 解解 根據(jù)對(duì)稱性分析根據(jù)對(duì)稱性分析xBB 20d4drlIB例例2 圓形載流導(dǎo)線的磁場(chǎng)圓形載流導(dǎo)線的磁場(chǎng).rBdBBlIdpRo* 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室xxRp*20dcos4drlIBxlrlIB20dsin4222sinxRrrRRlrIRB2030d42322202）（RxIRB20d4drlIBoBdrlId 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室室2322202）（RxIRB

9、RIB20 2）0 x1）若線圈有）若線圈有 匝匝N2322202）（RxIRNB討討論論x*BxoRI 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室oI2R1R（5）* Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）RIB200RIB400RIB8001010200444RIRIRIBdIBA40 x0B 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室+ + + + + + + +pR+ +*例例3 載流直螺線管的磁場(chǎng)載流直螺線管的磁場(chǎng) 如圖所示，有一長(zhǎng)為如圖所示，有一長(zhǎng)為l , 半徑為半徑為R的載流密繞直螺的載流密繞

10、直螺線管，螺線管的總匝數(shù)為線管，螺線管的總匝數(shù)為N，通有電流，通有電流I. 設(shè)把螺線管設(shè)把螺線管放在真空中，求管內(nèi)軸線上一點(diǎn)處的磁感強(qiáng)度放在真空中，求管內(nèi)軸線上一點(diǎn)處的磁感強(qiáng)度.2/322202）（RxIRB解解 由圓形電流磁場(chǎng)公式由圓形電流磁場(chǎng)公式oxxdx 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室op1xx2x+ + + + + + + + +2/32220d2dxRxInRBcotRx 2222cscRxR212/32220d2dxxxRxRnIBBdcscd2Rx21dsin20nI21dcscdcsc233230RRnIB21 第八章第八章 恒

11、定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室120coscos2nIB 討討 論論無(wú)限長(zhǎng)的無(wú)限長(zhǎng)的螺線管螺線管 由由 代入代入0,21nIB0半無(wú)限長(zhǎng)的半無(wú)限長(zhǎng)的螺線管螺線管 nIB0210,221nI021xBnI0O 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室+qr三三. 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)30d4drrlIB畢畢 薩薩定律定律 vlqnSlIdd30d4drrlqnSBvlnSNdd304ddrrqNBBv運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)實(shí)用條件實(shí)用條件cv+BvvrBSIl dq 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)

12、 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室Ro解法一解法一 圓電流的磁場(chǎng)圓電流的磁場(chǎng)rrrrIdd22drrIBd22dd00B, 0向外向外 例例4 半徑半徑 為為 的帶電薄圓盤(pán)的電荷面密度的帶電薄圓盤(pán)的電荷面密度為為 , 并以角速度并以角速度 繞通過(guò)盤(pán)心垂直于盤(pán)面的軸轉(zhuǎn)繞通過(guò)盤(pán)心垂直于盤(pán)面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng) ，求求圓盤(pán)圓盤(pán)中心中心的磁感強(qiáng)度的磁感強(qiáng)度.Rrrd2d2000RrBR, 0向內(nèi)向內(nèi)B 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室解法二解法二 運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷的磁場(chǎng)200d4drqBvrrqd2drvrBd2d02d2000RrBRRorrd 第八章

13、第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室 8-3 穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定理穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定理 安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理 物理意義物理意義：通過(guò)任意閉合曲面的磁通量必等于零：通過(guò)任意閉合曲面的磁通量必等于零 （故磁場(chǎng)是故磁場(chǎng)是無(wú)源的無(wú)源的.）0dSBS一一. 穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定理穩(wěn)恒磁場(chǎng)的高斯定理不存在不存在“磁荷磁荷”( (磁單極子磁單極子) )*磁單極磁單極（magnetic monopole）：）：1931 ，Dirac預(yù)言了預(yù)言了磁單極子磁單極子的存在。的存在。量子理論給出電荷量子理論給出電荷q和磁荷和磁荷qm存在關(guān)系：存在關(guān)系：），（，（ 321 nnhqqm

14、磁單極子質(zhì)量：磁單極子質(zhì)量： 。 pmm161110g102 根據(jù)電和磁的對(duì)稱性：根據(jù)電和磁的對(duì)稱性： SmqSBd SqSD0dqm 磁荷磁荷這么大質(zhì)量的粒子尚無(wú)法在加速器中產(chǎn)生。這么大質(zhì)量的粒子尚無(wú)法在加速器中產(chǎn)生。只要存在磁單極子就能證明電荷的量子化。只要存在磁單極子就能證明電荷的量子化。 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室人們希望從宇宙射線中捕捉到磁單極子。人們希望從宇宙射線中捕捉到磁單極子。 斯坦福大學(xué)斯坦福大學(xué)Cabrera等人的研究組利用超導(dǎo)等人的研究組利用超導(dǎo)線圈中磁通的變化測(cè)量來(lái)自宇宙的線圈中磁通的變化測(cè)量來(lái)自宇宙的磁單極子。磁單

15、極子。qm電感電感 L02 I超導(dǎo)線圈超導(dǎo)線圈有磁單極子穿過(guò)時(shí)，感應(yīng)電流有磁單極子穿過(guò)時(shí)，感應(yīng)電流LI/20 記錄到了預(yù)期電流的躍變，記錄到了預(yù)期電流的躍變，I1982.2.14,13:53tL08但以后再未觀察到此現(xiàn)象。但以后再未觀察到此現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中采用了直徑實(shí)驗(yàn)中采用了直徑5cm的的鈮線圈鈮線圈4匝。匝。經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)151天的連天的連續(xù)等待，續(xù)等待， 1982.2.14自動(dòng)記錄儀自動(dòng)記錄儀 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室 尋找磁單極子的實(shí)驗(yàn)研究具有重要的的尋找磁單

16、極子的實(shí)驗(yàn)研究具有重要的的理論意義。但至今還沒(méi)發(fā)現(xiàn)磁單極子。理論意義。但至今還沒(méi)發(fā)現(xiàn)磁單極子。 如果在實(shí)驗(yàn)中找到了磁單極子，磁場(chǎng)如果在實(shí)驗(yàn)中找到了磁單極子，磁場(chǎng)的高斯定理和整個(gè)電磁理論就要作重大的的高斯定理和整個(gè)電磁理論就要作重大的修改。修改。 人們?nèi)匀徽J(rèn)為：人們?nèi)匀徽J(rèn)為：磁場(chǎng)是電流或變化的電場(chǎng)磁場(chǎng)是電流或變化的電場(chǎng)產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室二二. 安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理niiIlB10d 即在真空的穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度即在真空的穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度 沿任沿任一閉合路徑的積分的值，等于一閉合路徑的積分的值，等于 乘以

17、該閉合路徑乘以該閉合路徑所包圍的各電流的代數(shù)和所包圍的各電流的代數(shù)和.B0 1.電流電流 正負(fù)正負(fù)的規(guī)定的規(guī)定 ： 與與 成成右右螺旋螺旋時(shí)，時(shí)， 為為正正；反反之為之為負(fù)負(fù)。IILI注意注意 2.包圍包圍電流與回路鉸鏈。電流與回路鉸鏈。 3.只適用于只適用于閉合電流閉合電流，對(duì)，對(duì)一段電流一段電流不成立。不成立。 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室）（210II 問(wèn)問(wèn) 1） 是否與回路是否與回路 外電流有關(guān)外電流有關(guān)？LB3I2I1IL1I1I)(d21110IIIIlBL2）若若 ，是否回路，是否回路 上各處上各處 ？ 是否回路是否回路 內(nèi)無(wú)電

18、流穿過(guò)內(nèi)無(wú)電流穿過(guò)？0BL0d lBLL 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室三三. 安培環(huán)路定理的應(yīng)用安培環(huán)路定理的應(yīng)用 例例1 求長(zhǎng)直密繞螺線管內(nèi)磁場(chǎng)求長(zhǎng)直密繞螺線管內(nèi)磁場(chǎng) 解解 1 ) 對(duì)稱性分析螺旋管內(nèi)為均勻場(chǎng)對(duì)稱性分析螺旋管內(nèi)為均勻場(chǎng) , 方向沿方向沿軸向軸向, 外外部磁感強(qiáng)度趨于零部磁感強(qiáng)度趨于零 ，即，即 .0B 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室PMOPNOMNllBlBlBlBlBdddddIMNnMNB0nIB0 無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)處處相等無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)處處相等 , 外

19、部磁場(chǎng)外部磁場(chǎng)為零為零.2 ) 選回路選回路 .L+B 磁場(chǎng)磁場(chǎng) 的方向與的方向與電流電流 成成右螺旋右螺旋.BILMNPO 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室dRNIRBlBl02dLNIB0當(dāng)當(dāng) 時(shí)，螺繞環(huán)內(nèi)可視為均勻場(chǎng)時(shí)，螺繞環(huán)內(nèi)可視為均勻場(chǎng) .dR2 例例2 求載流螺繞環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)求載流螺繞環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)RNIB202）選回路選回路 .解解 1） 對(duì)稱性分析；環(huán)內(nèi)對(duì)稱性分析；環(huán)內(nèi) 線為同心圓，環(huán)外線為同心圓，環(huán)外 為零為零. BBRL2令令 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室RI例例3 無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱

20、體的磁場(chǎng)無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱體的磁場(chǎng)解解 1）對(duì)稱性分析對(duì)稱性分析 2）選取回路選取回路Rr IrB02rIB20IRrlBRrl220d0IRrrB2202202RIrBIlBl0dIBdId.BRLrRB 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室,0Rr,Rr 202RIrBrIB20RIRI20BRor 的方向與的方向與 成右螺旋成右螺旋BI 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室0B例例4 無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱面的磁場(chǎng)無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱面的磁場(chǎng)rIB20IlBl0d,Rr ,0Rr0dllBRI1Lr2LrBRorRI2

21、0解解 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室例例5. 無(wú)限大載流平面的磁場(chǎng)無(wú)限大載流平面的磁場(chǎng) 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室一一. 洛侖茲力洛侖茲力BqF vm8-4 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)B0v當(dāng)當(dāng)RmBq200vvqBmR0vqBmRT220v 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室vvv/sinvv 與與 不垂直不垂直Bvcosvv/qBmT2qBmRvqBmd2cosvTv/螺距螺距 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)

22、實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室回旋加速器回旋加速器 此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，的能量，為此為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng). 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室回旋加速器原理圖回旋加速器原理圖NSB2D1DON 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室 我國(guó)于我國(guó)于1994年建成的第年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器子加速器 ，可產(chǎn)生數(shù)十可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命種中短壽命放射性同位放射性同位素素 . 在地磁兩極附近，由于磁感線

23、與地面垂直，外層空在地磁兩極附近，由于磁感線與地面垂直，外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內(nèi)，它們和間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內(nèi)，它們和空氣分子的碰撞產(chǎn)生的輻射就形成了極光?？諝夥肿拥呐鲎伯a(chǎn)生的輻射就形成了極光。絢麗多彩的極光絢麗多彩的極光 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室極光極光 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室二二. 霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)霍 爾 效 應(yīng) 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)

24、學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室dBIbHUdIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系數(shù)系數(shù)+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvSqnIdv 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室I+ + +- - -P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+-HUBmFdv霍耳效應(yīng)的應(yīng)用霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2）測(cè)量磁場(chǎng)測(cè)量磁場(chǎng)dIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓1）判斷半導(dǎo)體的類型判斷半導(dǎo)體的類型mF+ + +- - - N 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體HU-BI+-dv 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)

25、院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室l dISB一一 . 安培定律安培定律洛倫茲力洛倫茲力BefdmvsindmBefvsindddlBSneFvSneIdvsindlBI 安培定律安培定律 磁場(chǎng)對(duì)電流元的作用磁場(chǎng)對(duì)電流元的作用力力BlIF ddmfdvsinddlBIF lId8-5 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室BlIdFd 有限長(zhǎng)載流導(dǎo)線有限長(zhǎng)載流導(dǎo)線所受的安培力所受的安培力BlIFFllddlIdBFd 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室PxyoIBLFd

26、0dd00yBIFFxxjBILFFyBIlxBIFFLyy0ddBlIF ddsindsinddlBIFFx解解 取一段電流元取一段電流元lIdcosdcosddlBIFFy 結(jié)論結(jié)論 任意平面載任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力受的力 , 與其始點(diǎn)和終與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力相同受的磁場(chǎng)力相同. 例例 1 求求 如圖不規(guī)則的平如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力，已知的力，已知 和和 .BIlId 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室PxyoIBLFdB

27、lIF dd解解 取一段電流元取一段電流元lId 結(jié)論結(jié)論 任意平面載任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力受的力 , 與其始點(diǎn)和終與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力相同受的磁場(chǎng)力相同. 例例 1 求求 如圖不規(guī)則的平如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力，已知的力，已知 和和 .BIlId)() jdyidx(dkBIF) idyjdx(IBj) idyjdx(000BILIBFLne M,N O,PB 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室BMNOPIne二二. 磁場(chǎng)對(duì)載

28、流線圈的作用磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用如圖如圖 均勻均勻磁場(chǎng)中有一矩形載流線圈磁場(chǎng)中有一矩形載流線圈MNOP12lNOlMN21FF21BIlF 43FF)sin(13 BIlF041iiFF3F4F1F1F2F2F 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室sinBISM BmBeISMnBeNISMn線圈有線圈有N匝時(shí)匝時(shí)12lNOlMNsinsin1211lBIllFMB1F3FMNOPIne2F4Fne M,N O,PB1F2F其中：其中： 載流線圈的磁矩載流線圈的磁矩 neISSIm 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)

29、院物理教研室IB.FF. . . . . . . . . . . . . . . . .FIBB+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + IFmax,2MM 0,0M穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡不不穩(wěn)定平衡穩(wěn)定平衡討討 論論1） 方向與方向與 相同相同Bne2）方向相反）方向相反3）方向垂直）方向垂直0,M力矩最大力矩最大 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室 結(jié)論結(jié)論: 均勻均勻磁場(chǎng)中，任意形狀磁場(chǎng)中，任意形狀剛剛性閉合性閉合平面平面通電線圈所受的力和力矩為通電線圈所受的力和力矩為BmMF,02/,maxm

30、BMMBmne與與 成成右右螺旋螺旋I0p穩(wěn)定穩(wěn)定平衡平衡非穩(wěn)定非穩(wěn)定平衡平衡0,/MBmneNISm 磁矩磁矩 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室三三. 磁電式電流計(jì)原理磁電式電流計(jì)原理aM aBNIS KNBSaI實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)定測(cè)定 游絲的反抗力矩與線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度游絲的反抗力矩與線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度 成正比成正比.NS磁鐵磁鐵 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室1I2Id兩無(wú)限長(zhǎng)平行載流直導(dǎo)線間的相互作用兩無(wú)限長(zhǎng)平行載流直導(dǎo)線間的相互作用dIB2101dIB2202sindd2212lIBF dlIIlIBF2ddd11201121dIIlFlF2dddd21011221sin,90dlIIlIBF2ddd221022121B2B2dF22dlI11dlI1dF四四. 電流單位電流單位“安培安培”的定義的定義 第八章第八章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室實(shí)驗(yàn)學(xué)院物理教研室國(guó)際單位制中國(guó)際單位制中電流單位安