daer上大物下課件10-3力

1、10.5磁場對運(yùn)動電荷的作用1、力運(yùn)動電荷在磁場中受力F= q v BBFq 0, F方向與v B一致vq 0, F方向與 B相反qv2、帶電粒子在勻B中的運(yùn)動RB(1)v B受力f=qv0B(=mv 2/R)00F軌跡周期圓R=mv0/qBT=2R/v0=2m/qBmq v 0F ma, 方程： B mqvaF恒表明F只改變方向vvcos(2)v 與B成角 vvB=00v0nv0vv sin=q0mv sin v0 xmvRR qB0qBhT 2R 2mqBv 2mv0cos 螺距h v T/qB10.5.3帶電粒子在非均勻磁場中運(yùn)動粒子受到一個與運(yùn)動方向相反的力Fx ,此力粒子向磁場增強(qiáng)方

2、向運(yùn)動.10.5.4 帶電粒子在電場和磁場中運(yùn)動的應(yīng)用動力學(xué)方程:dv = q E +q v Bmdt控制極陽極 B陰極Ul思考題電子質(zhì)量、電量分別為m、e，填寫下表EEFe EeVVFe EeFb evBBB圖2圖1an= 0B 2v 2eE 2;at= Ee/man=;at= 0mF 0F F EeF 02bntet回旋軌道半徑vR qq粒子引出速度v BRmq2 221Ek mv2B R22m10.5.5技術(shù)應(yīng)用B效應(yīng)（E.C.Hall)效應(yīng)1879年(A.H.Hall)發(fā)現(xiàn):在勻強(qiáng)磁場中通電金屬導(dǎo)體板的上下表面出現(xiàn)橫向電勢差.該現(xiàn)象稱為效應(yīng) IBB: U實(shí)驗(yàn)HaIBaaI U RHHb

3、RH系數(shù),它是和材料的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)1neRH對于n型半導(dǎo)體載流子為電子,而P型半導(dǎo)體體載流子為帶正電的空穴。根據(jù)RH的符號可確定半導(dǎo)體類型,根據(jù)RH大小的測定,可確定載流子濃度。電子數(shù)密度UH+ + + + + + + +技術(shù)應(yīng)用 C 質(zhì)譜儀 m dv qEqvB離子源狹縫動力學(xué)方程:dt偏轉(zhuǎn)板速度選擇器+照相底片.粒子徑跡R. B .勻強(qiáng)磁場. . . . . . . . . . . . .利用質(zhì)譜儀可以測出元素中同位素的含量通過速度選擇器后粒子的速度離子源狹縫速度選擇器qvB=qE偏轉(zhuǎn)板+照相底片EB v =(1)粒子徑跡qmvR B(2)=勻強(qiáng)磁場R m E Rmq B B. . .

4、. . . . . . . . . . . . .R. B .一半徑為R，通有電流強(qiáng)度為I的圓形回路，位于OXY平面內(nèi)，圓心為O,一帶正電荷為q的粒子，以速度V沿Z軸向上運(yùn)動，但帶正電荷的粒子恰好通過O點(diǎn)時，作用于圓形回用于帶電粒子上的力為？zv的力為 ？作yOx10-6磁場對電流的作用運(yùn)動電荷受磁場的作用力-電流元、載流導(dǎo)線受力?力IBSqS一定律dlf q BfdN nSdl dF dN f nSdl q B nSqdl BIdF IdlB sin大小方向Id l BdF Idl BdF Idl B外dF dq E外:f q B外有限長載流直導(dǎo)線在外 磁場中受力 I l BdIBF Idl

5、 BdLFx dFx , Fy dx i Fy j無限長平行載流直導(dǎo)線間的相互作用力I1IdF21 I 2 dl2 B122dF21 I 2 dl2 B12 sinlB21dIlFd11 I21 I dl102 ddFB122212d取長度為 l 的一段 l0dF02 d012Fdll向左212122 d0 Il0dF同理 :FI dll向右12122 d112 d電流同向相吸 , 反向相斥。 F12F21任意通電導(dǎo)線在均勻外磁場中的受力dFdFBdF Idl BdFyyDxsin 1dFIdlBIxIdlCdFx dF sino AFxFyo dFx dFx BIdy OBIdl sinoc

6、 BIdx BI ACBIdl cosA方向垂直 AC向上相當(dāng)于AC直導(dǎo)線任意通電導(dǎo)線在均勻外磁場中的受力dFdFBdF Idl BdFyyDxsin 1dFIdlBIxIdlCdFx dF sino AFxFyo dFx dFx BIdy OBIdl sinoc BIdx BI ACBIdl cosA在均勻的磁場中閉合線圈所受的合力為0例題:圓柱形磁鐵N極上方水平放置一個載流導(dǎo)線環(huán)，求其受力。已知在導(dǎo)線所在處磁場B的方向與豎直方向成角由圖可知：圓環(huán)受的總磁力的方向在鉛直方向，zdFdF BBRIdlNF Fz dF sin2R oIB sin dl 2RIB sin二 磁場對載流線圖作用的磁

7、力矩F1F IlB sind11aF1 Il1B sin()F2lBI2 IlB sin FF cl111F 02F2 Il2 B F2bF1cosl1l力矩 M Fcos Fcos IBl1l222122 F2d ,cBcos sin 又S l l1 22l1nM ISBsin則a,b(M P E)F 2eeM Pm BM PM P B：m1）n方向與 B相同3）方向垂直2）方向相反穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡力矩最大. I.B.+II.F+F.F+FB+ B +, M Mmax2 , M 0 0, M 0M ?思考：半徑RBI,電流I,baM Pm B sin IR2Bab2方向沿紙面向下cd2.導(dǎo)

8、線cd將如何運(yùn)動?若磁場由無限長直導(dǎo)線產(chǎn)生（作業(yè)14）yadF IdlB sin（sin 1）abc : dF Bd Idl IodF dF sindIdlbxxdF dF cosIy1c o對稱性FydF向右IdF sinI0 1 sin Rd0I1oF Fx2r2F 0 II1cda向右F總 0 II12水平向右M Pm B sin o10-7磁力的功一載流導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時磁力做的功aa閉合回路 a b c d aI 不變, a b 可滑動a b 受力 F I B lA F aa IBlaadBIFIcbbab 移到ab, 磁通量變化 0 BS B l aa A I( ) I0二載流線圈

9、在磁場中轉(zhuǎn)動時磁力做的功F2在磁力矩作用下轉(zhuǎn)過 ddA Md BIS sin BISd(cosdA IdBd)nF22總功 A Id I( ) I2211A q (U U )ab0abp繞 PQ 轉(zhuǎn)180BA I (2 1 ) OI閉合圓電流線圈轉(zhuǎn) 90QA I( ) I(o BR2 )B21IR IB R2轉(zhuǎn)180 A I (BR2 BR2 ) 2IBR2o求AB導(dǎo)線對P點(diǎn)的磁力矩dFI 2I 1ABdF Idl B pll2loxx IdF I 2dxB I 2012 xdxdxdM r dF (4l x) 0 I1 I 2 dx2 x0 I1 I 2 (4l x) dx3lM dM 2x

10、l 0 I1I2l (2 ln3 1)作業(yè)13題勻B中圓盤R,帶正電=kr,k為常數(shù),盤以旋轉(zhuǎn),求圓盤所受磁力矩n 2/解: (1)求旋轉(zhuǎn)圓盤的等效磁矩dI rdrd電流所圍面積ROndq(Bn(r sdI r 2n(pdpmrdr)drr R 2kn2 r 4 drdmmm002 kn2 R5(2)求磁力矩525m Bn52m BBPm SIn通電線圈的物理量M Pm B外在外磁場中轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的方向滿足右手定則,轉(zhuǎn)到磁場與磁矩方向一致(線圈與B方向垂直）半徑 R , 電流 I , 如圖放置求: abc和cda受力及線圈運(yùn)動情況ya dFdF IdlB sin（sin 1）Iabc : Idl

11、ddobxBdFx dF sindFy dF cosc對稱性Fy oF Fx dFsin o IBsin Rd 2IBR 向右F 2IBRcda向左 F OM Pm B sin o的絕緣細(xì)線，其電荷線密度為 ,設(shè)直線長度均為a,半圓環(huán)的半徑也為a,當(dāng)整個細(xì)線繞通過O點(diǎn),垂直于紙面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動時,在O點(diǎn)產(chǎn)生的的大小和方向。Bo例:在均勻的磁場中放入一無限大的載流面電流平面,平面兩側(cè)的磁場分布如圖.求該載流平面的磁場力.面積所受B2B1例:在均勻的磁場中放入一無限大的載流面電流平面,平面兩側(cè)的磁場分布如圖.求該載流平面的磁場力.面積所受B2 B0 0i / 2BB21B B i / 2100B2 B1B ( B B ) / 2i 0120B1( B2 B1 )f B i B2020求置于勻B中閉合線圈abcd磁矩及磁力矩連bc解:I形成兩只閉合的半圓線圈B pmpm小pm大R2R1 I(R2 / 2 ) I(R2/ 2 )2 I1abcd(