大學(xué)物理磁場(chǎng)1

第7章

穩(wěn)恒磁場(chǎng)

大學(xué)物理B教案

xyzo0?F?v?

帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的力與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān).

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)帶電粒子在磁場(chǎng)中沿某一特定直線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)不受力，此直線方向與電荷無關(guān).+v?v?v?§7.1磁感應(yīng)強(qiáng)度

磁場(chǎng)的高斯定理

磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義

第7章

穩(wěn)恒磁場(chǎng)

大學(xué)物理B教案

帶電粒子在磁場(chǎng)中沿其他方向運(yùn)動(dòng)時(shí)

垂直于

與特定直線所組成的平面.F?v?

當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中垂直于此特定直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受力最大.???FFF???maxvqFmax大小與

無關(guān)

v,q

磁感強(qiáng)度

的定義：當(dāng)

正電荷垂直于

特定直線運(yùn)動(dòng)

時(shí)，受力

將

方

向定義為該點(diǎn)的

的方向.

B?maxF?v???maxFB?vqF?max第7章

穩(wěn)恒磁場(chǎng)

大學(xué)物理B教案

單位

特斯拉

mN/A1)T(1??+qv?B?maxF?

磁感強(qiáng)度

的定義：當(dāng)

正電荷垂直于特定直線運(yùn)動(dòng)

時(shí)，受力

將

方

向定義為該點(diǎn)的

的方向.

B?maxF?v???maxFB?vqFBmax?磁感強(qiáng)度大小

第7章

穩(wěn)恒磁場(chǎng)

大學(xué)物理B教案

F???B?v?q?v?B?F??q??

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

)(BqF?????v大?。?/p>

?sinBqFv?特點(diǎn)：不改變

大小，只改變

方向。

不對(duì)

做功。

v?qv?方向：垂直于

與

構(gòu)成的平面

v?B?洛倫茲力

電荷在既有電場(chǎng)又有磁場(chǎng)的區(qū)域中運(yùn)動(dòng)時(shí)，它受總的作用力為

)(BqEqF???????v第7章

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2、帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

（1）運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行

+

B?v??sinvBqF??=0F=0粒子作勻速直線運(yùn)動(dòng)

（2）運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直

F?

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BR

+

v作勻速圓周運(yùn)動(dòng)

RmBq2vv?mRqB?v軌道半徑

第7章

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22RmTqB????v運(yùn)行周期

F?

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BR

+

v?

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?

（3）運(yùn)動(dòng)方向沿任意方向

B勻速圓周運(yùn)動(dòng)與勻速直線運(yùn)動(dòng)的合成

qBmR?sinv?qBmT?2?h?

+

v軌跡為螺旋線

?v//v螺距

hT?v2cosmqB???v第7章

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應(yīng)用：

（1）質(zhì)譜儀

R+

-

?

?

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P?

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?

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N?

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?

BBE??vN：粒子源

P：速度選擇器

BqqE??v質(zhì)譜分析：

qBmRxv22??ExBqBm2??譜線位置：同位素質(zhì)量

譜線黑度：相對(duì)含量

第7章

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（2）磁聚焦

vvv???cos//h近似相等,即粒子經(jīng)過距離h后,又重新聚在一起。

qBmThvv?2??//

這種均勻磁場(chǎng)通?？块L直螺線管來實(shí)現(xiàn)，螺線管的作用類似光學(xué)中的透鏡，故稱磁透鏡（廣泛用于電子顯微鏡和電真空器件中）。

hB?B?v??AA?

設(shè)從均勻磁場(chǎng)的A點(diǎn)發(fā)射一束夾角

很小的帶電粒子流，若粒子的速度

很接近,則

v???vvv???sin第7章

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（3）磁約束

Rv?B?mF軸f向f這種磁場(chǎng)稱為磁鏡

帶負(fù)電的粒子在非均勻磁場(chǎng)中受的磁力沿軸線的分量阻礙粒子前進(jìn)

II真空室中兩端強(qiáng)中間弱的磁場(chǎng)分布

兩個(gè)磁鏡

粒子被約束在兩磁鏡間振蕩

磁瓶

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磁場(chǎng)的高斯定理

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一

磁

感

線（磁力線）

規(guī)定：曲線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度

B的方向，曲線的疏密程度表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度

B

的大小.

III第7章

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無頭無尾

閉合曲線

磁力線的特征

與電流套連

與電流成右手螺旋關(guān)系

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各種典型的磁感應(yīng)線的分布：

直線電流的磁感線

圓形電流的磁感線

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直螺線管電流的磁感線

環(huán)形螺線管電流的磁感線

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二

磁通量

B?SNB???S?SNI

S

N

I磁場(chǎng)中某點(diǎn)處垂直

矢量的單位面積上通過的磁感線數(shù)目等于該點(diǎn)

的數(shù)值.B?B?第7章

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磁通量：通過某一曲面的磁感線數(shù)為通過此曲面的磁通量.???BSBSΦ?cosSeBSBΦn?????????cosddSBΦ????sdSBΦ??SBΦ??dd??B?sS?dB???s?B?sB?ne??第7章

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因cosθ＞0,故

φm＞0；

因cosθ＜0，故φm＜0。

磁通量是個(gè)標(biāo)量，在規(guī)定了曲面S的正法線en方向的情況下，磁通量有正、負(fù)之分。

2?若在B與en夾角θ＜

的情況下，

2?若在B與en夾角θ＜

的情況下，

在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯（wb），

1wb=1Tm2。

磁場(chǎng)高斯定理

0d???SBS??第7章

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B?S0dd111???SBΦ??0dd222???SBΦ??0dcos??SBS?

物理意義：定理給出了穩(wěn)恒磁場(chǎng)的重要性質(zhì)

通過任意閉合曲面的磁通量必等于零

（故磁場(chǎng)是無源的.）

1dS?1?1B?2dS?2?2B?三

磁場(chǎng)的通量高斯定理

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推論：

1o

穩(wěn)恒磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線是連續(xù)的閉合曲線。

即：在磁場(chǎng)的任何一點(diǎn)上磁感應(yīng)線