大學(xué)物理磁學(xué)3

1、 四、帶電粒子在電磁場中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1、速度選擇器FmFe+v+ + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - 1V 回旋加速器是原子核物理、高能物理等實(shí)驗(yàn)研究的一種基本設(shè)備。通過半圓盒的時(shí)間：2振蕩器的周期：頻率：粒子動(dòng)能：V半徑：當(dāng)加速到v很大時(shí)考慮相對(duì)論效應(yīng)振蕩器的周期：343、質(zhì)譜儀 質(zhì)譜儀是研究物質(zhì)同位素的儀器。RN ：為粒子源P：為速度選擇器+- P N 5bd 1879年，霍耳（E.H.Hall）發(fā)現(xiàn)，把一載流導(dǎo)體放在磁場中時(shí)，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流兩者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差。這一現(xiàn)象稱為“霍耳效應(yīng)”

2、，這電勢差稱為“霍耳電勢差”。+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - V1V2II（RH稱為霍耳系數(shù)） 五、霍耳效應(yīng)6xyzdbII+ + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - -V1V2 U-v動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：7令：RH 稱為“霍耳系數(shù)” 霍耳系數(shù)RH與電荷密度n成反比。在金屬中，由于電荷密度很大，因此霍耳系數(shù)很小，相應(yīng)霍耳效應(yīng)也很弱。而在一般半導(dǎo)體中，電荷密度n較小，因此霍耳效應(yīng)也較明顯。8- - - - - - - - - - - -

3、- - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + V1V2II+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - V1V2II1、判斷下列半導(dǎo)體類型P型半導(dǎo)體（定向運(yùn)動(dòng)的 電荷為正電荷）N型半導(dǎo)體（定向運(yùn)動(dòng)的 電荷為負(fù)電荷）霍耳效應(yīng)的應(yīng)用+92、測磁感應(yīng)強(qiáng)度3、測n4、磁流體發(fā)電+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - V1V2U+-等離子體10SI一、安培定律設(shè)：離子數(shù)密度 n電流元

4、截面積 S電流元中的電子數(shù) nSdl作用在電流元上的作用力：洛侖茲力：-（導(dǎo)體）11安培力： 磁場對(duì)電流的作用力安培定律：對(duì)電流元Idl在磁場B中所受的作用力為磁場對(duì)載流導(dǎo)線的作用力：電流強(qiáng)度：SI（導(dǎo)體）-12例1、計(jì)算長為L的載流直導(dǎo)線在均勻磁場B中所受的力。解：I 由安培定律：方向：方向：I13例2、如圖，一任意形狀L的載流I的導(dǎo)線放入一均勻磁場中，求其受的安培力。解：由安培定律：方向：方向：IL結(jié)論：彎曲導(dǎo)線在均勻磁場中所受磁力等效于通有相同電流的從起點(diǎn)到末點(diǎn)的直導(dǎo)線所受到的力14例3、半徑為R的銅絲環(huán)，載有電流I?，F(xiàn)把圓環(huán)放在均勻磁場中，環(huán)平面與磁場垂直。求（1）圓環(huán)受到的合力。（2

5、）銅絲內(nèi)部的張力。解：（1）Ioxy ddldFxdFy由安培定律：15結(jié)論：勻強(qiáng)磁場對(duì)閉合載流導(dǎo)線的作用合力為零Ioxy ddldFxdFy16（2）銅絲內(nèi)部的張力。I 17rxI1I2例、無限長直載流導(dǎo)線通有電流I1 ，在同一平面內(nèi)有長為L的載流直導(dǎo)線，通有電流I2 。（如圖所示）求：長為L的導(dǎo)線所受的磁場力。dxxl解：dl由安培定律：18l1二、載流線圈在勻強(qiáng)磁場中受到的磁力矩結(jié)論：IIIIbl2 acd19l1IIIIbnl2 acdF1和F2形成一“力偶”。磁力矩：l120磁力矩：其中S = l1l2 為線圈平面的面積注：上式雖是從矩形閉合載流線圈推出，但適合于任意形狀的閉合載流線圈。N匝線圈的磁力矩：l1IIIIbnl2 acd21線圈的磁矩：載流線圈在磁場中受到的磁力矩：討論：（1）=0時(shí)，M=0 。線圈處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)（2） =90時(shí)，M = Mmax= NBIS（3） =180時(shí)，M=0 線圈處于非穩(wěn)定平衡狀態(tài)ISl122aI1I2dF12dF21dl2dl1單位長度受力：平行電流間的相互作用三、電流強(qiáng)度單位：“安培”的定義23aI1I2F12F21設(shè)： I1=I2 =1（A），a=1（m