磁場(chǎng)力作用精品課件

1、磁場(chǎng)力作用第1頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五11-7 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)力磁場(chǎng)力（洛侖茲力）+ 運(yùn)動(dòng)電荷在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中受的力 方向：即以右手四指 由經(jīng)小于 的角彎向 的方向，拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向.一、帶電粒子的受力第2頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五2二、運(yùn)動(dòng)方程及其解如果帶電粒子處于電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在的空間中，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律原則上可以求解，但較為復(fù)雜第3頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 在均勻磁場(chǎng)中的情形：已知磁場(chǎng)電荷為q的粒子，以速度v0進(jìn)入B中。任一時(shí)刻，其滿(mǎn)足的方程為：磁場(chǎng)對(duì)q粒子的作

2、用力:故v的大小不變不變。3voqB第4頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五下面分兩種情況討論：1) q 以進(jìn)入磁場(chǎng)：voqB設(shè)此軌道半徑為R，F(xiàn)向心=qvB，a向心=v2/RqvB = m v2/RF向心= ma向心得：回旋共振頻率 q轉(zhuǎn)一周的時(shí)間：周期頻率：4第5頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五可分解若，就是上述情況；若則:qB若上述兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成螺距：螺旋線(xiàn)半徑：2）普遍情形下voqB5第6頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五1 . 質(zhì)譜儀7072737476鍺的質(zhì)譜.+-速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖三、帶電粒子在現(xiàn)代電磁

3、場(chǎng)技術(shù)中的應(yīng)用舉例速度選擇第7頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五頻率與半徑無(wú)關(guān)到半圓盒邊緣時(shí)回旋加速器原理圖NSBON2 . 回旋加速器第8頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 我國(guó)于1994年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器 ，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素 .第9頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五3. 磁聚焦帶電粒子q以速度v 進(jìn)入均勻磁場(chǎng)后，作螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：螺距：半徑：AA 一束發(fā)散角 不太大，速度大致相同的帶電粒子，從A點(diǎn)進(jìn)入，磁場(chǎng)則：各粒子的螺距h相等，R不相等各粒子經(jīng)歷一個(gè)回旋周期后會(huì)聚到A點(diǎn)磁聚焦9第10頁(yè)，共29頁(yè)，20

4、22年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五4. 磁約束 一般帶電粒子在非均勻磁場(chǎng)也作螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：10磁鏡（mirror confinement）螺旋半徑隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而減小，且受到一個(gè)指向磁力線(xiàn)稀疏處的一個(gè)反向磁場(chǎng)力。磁瓶（magnetic bottle)多用在可控?zé)岷朔磻?yīng)裝置中第11頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 2005年6月，歐盟、美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)、韓國(guó)以及印度達(dá)成了一項(xiàng)協(xié)議，將投入大量的人力、財(cái)力合作建設(shè)一座“國(guó)際熱核反應(yīng)爐(ITER) ” 。Tokamak托克馬克International Thermonuclear Experimental Reacto

5、r熱核反應(yīng)的示意圖Thermonuclear React第12頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五I霍耳電壓霍耳系數(shù)+ + + + + - - - - -四、霍耳效應(yīng)（Hall Effect)第13頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 量子霍爾效應(yīng)（1980年, 德國(guó)人 馮克利青） 霍耳電阻第14頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五I+ + +- - -P 型半導(dǎo)體+-霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2）測(cè)量磁場(chǎng)，目前常用的高斯計(jì)霍耳電壓1）判斷半導(dǎo)體的類(lèi)型，計(jì)算載流子濃度+ + +- - - N 型半導(dǎo)體-I+-第15頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月2

6、0日，10點(diǎn)9分，星期五S一 安 培 力洛倫茲力 由于自由電子與晶格之間的相互作用，使導(dǎo)線(xiàn)在宏觀上看起來(lái)受到了磁場(chǎng)的作用力 . 安培定律 磁場(chǎng)對(duì)電流元的作用力第16頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 有限長(zhǎng)載流導(dǎo)線(xiàn)所受的安培力 安培定律 意義 磁場(chǎng)對(duì)電流元作用的力 ，在數(shù)值上等于電流元 的大小 、電流元所在處的磁感強(qiáng)度 大小以及電流元和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的夾角 的正弦之乘積 , 垂直于 和 所組成的平面, 且 與 同向 .第17頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五ABCo根據(jù)對(duì)稱(chēng)性分析解 例 1 : 如圖一通有電流 的閉合回路放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的均勻磁場(chǎng)中

7、，回路平面與磁感強(qiáng)度 垂直 .回路由直導(dǎo)線(xiàn) AB 和半徑為 的圓弧導(dǎo)線(xiàn) BCA 組成 ，電流為順時(shí)針?lè)较? 求磁場(chǎng)作用于閉合導(dǎo)線(xiàn)的力.第18頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五ACoB因由于故第19頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 如果上題中連接兩點(diǎn)的不是一段規(guī)則的圓弧而是任意的曲線(xiàn)，結(jié)果又會(huì)什么樣？AL取一段電流元:注意推導(dǎo)的前提條件！思考：第20頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五例2 求兩無(wú)限長(zhǎng)平行載流直導(dǎo)線(xiàn)間的相互作用第21頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 國(guó)際單位制中電流單位安培的定義 在真空中兩

8、平行長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)相距 1 m ，通有大小相等、方向相同的電流，當(dāng)兩導(dǎo)線(xiàn)每單位長(zhǎng)度上的吸引力為 時(shí)，規(guī)定這時(shí)的電流為 1 A （安培）. 問(wèn) 若兩直導(dǎo)線(xiàn)電流方向相反二者之間的作用力如何？可得第22頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五箍縮效應(yīng)： 兩導(dǎo)線(xiàn)間存在有吸引力，一載流導(dǎo)線(xiàn)可看成許多縱向元，也同樣存在相互吸引力，導(dǎo)體是液體、電離氣體，這些力使導(dǎo)體收縮。求下列電流之間的相互作用：思考練習(xí)第23頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五 M,N O,PMNOPI二、 磁場(chǎng)作用于載流線(xiàn)圈的磁力矩如圖 均勻磁場(chǎng)中有一矩形載流線(xiàn)圈MNOP第24頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月

9、20日，10點(diǎn)9分，星期五線(xiàn)圈有N匝時(shí)MNOPI M,N O,P第25頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五IB. . . . . . . . . . . . . . . . .IBB+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡討 論1） 方向與 相同2）方向相反3）方向垂直力矩最大第26頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)9分，星期五任意形狀平面載流線(xiàn)圈的磁力矩設(shè)一任意形狀的閉合平面線(xiàn)圈，電流為I，面積為S,放入均勻磁場(chǎng)中。 設(shè)想把線(xiàn)圈分割成許多無(wú)限小窄條組成。線(xiàn)圈受的總力矩為：每一小窄條受力矩為：即：20擴(kuò)展第27頁(yè)，共29頁(yè)