大學(xué)物理安培力

§14-4磁場對(duì)載流導(dǎo)線的作用一、安培力(Ampereforce)考察電流元：包含載流子數(shù)：dN=nSdl.每個(gè)載流子受力均為在外磁場中，電流元受力為：LInI大?。篸F=IdlBsin方向：由決定，滿足右螺關(guān)系。一段載流導(dǎo)線L在磁場中受力為：稱為安培力。安培力是洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。二、應(yīng)用舉例1、均勻磁場中一段載流直導(dǎo)線：lI各電流元受力方向：⊙載流直導(dǎo)線受力大小為結(jié)論：長為l,方向沿I流向?！纹聊?、均勻磁場中一段載流曲導(dǎo)線：例6.I由安培力公式，解：起點(diǎn)與終點(diǎn)一樣的曲導(dǎo)線和直導(dǎo)線，在均勻磁場中，所受安培力一樣。若a、b重合？均勻磁場中，閉合載流回路整體上不受磁力。3、平行電流間的相互作用力a1I12I2為導(dǎo)線1在處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度。方向：⊥指向?qū)Ь€1大小：導(dǎo)線2單位長度受力大小為：不妨取1為施力物體，2為受力物體：12dI1I2結(jié)論：電流強(qiáng)度分別為I1、I2的相距為a的兩平行載流長直導(dǎo)線，它們之間單位長度上產(chǎn)生的力大小為：若I1、I2同向，則相互吸引；若I1、I2反向，則相互排斥。三、載流線圈在磁場中受到的力矩以勻強(qiáng)磁場中剛性矩形載流線圈為例(書p84-85)：I線圈所受合力為0，不會(huì)平動(dòng)。但合力矩不為0：（可推廣至勻強(qiáng)磁場中任意形狀的平面線圈）若有N匝線圈，則區(qū)分磁矩和磁力矩（俯視）與同向——穩(wěn)定平衡與反向——不穩(wěn)平衡（稍偏離，能恢復(fù)）（稍偏離，被破壞）∥

M=0.四、磁感應(yīng)強(qiáng)度的第二種定義——利用磁力矩1、試驗(yàn)線圈：（1）線度小——線圈范圍內(nèi)磁場可視為均勻。（2）通電流小——不影響磁場原有性質(zhì)。2、定義：大?。悍较颍壕€圈穩(wěn)定平衡時(shí)磁矩的方向還可利用安培力定義磁感應(yīng)強(qiáng)度。試驗(yàn)線圈所受最大磁力矩非均勻磁場中，載流線圈除可能受到磁力矩外，一般還受到磁力的作用。（略）五、磁力的功安培力作功：∵力矩的功本質(zhì)上就是力的功，同樣可證明此結(jié)論適用于磁力矩(見書p86-87，自學(xué))結(jié)論可推廣至非均勻外磁場。約定:回路的正法線與I繞向成右螺關(guān)系一、運(yùn)動(dòng)電荷的磁場電流元產(chǎn)生：nI包含載流子數(shù)：dN=nSdl.每個(gè)運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的磁場為（q為代數(shù)量，有正、負(fù)之分）§14-5帶電粒子的運(yùn)動(dòng)+⊙-▲比較：產(chǎn)生磁場在磁場中受力電流元載流子（宏觀量）（微觀量）二、帶電粒子在均勻磁場中的運(yùn)動(dòng)(不計(jì)重力)1、∥時(shí)+勻速直線運(yùn)動(dòng)2、⊥時(shí)m+q回旋周期：勻速率圓周運(yùn)動(dòng)3、與斜交時(shí)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)等螺距螺旋運(yùn)動(dòng)（1）螺旋半徑：（2）回旋周期：（3）螺距：三、霍爾效應(yīng)(Halleffect)1879年Hall[美]發(fā)現(xiàn)：把一載流導(dǎo)體放在磁場中，若磁場方向與電流方向⊥，則在與磁場和電流二者都⊥的方向上出現(xiàn)微弱電勢差——Hall效應(yīng)。I+++++++++++++++________++++++-----EHBhb-B-ev以金屬導(dǎo)體為例：金屬中的電流就是自由電子的定向移動(dòng)（與電流反向）。自由電子受洛侖茲力作用導(dǎo)致正、負(fù)電荷相對(duì)集中，產(chǎn)生Hall電場I+++++++++++++++________++++++-----EHBhb-B-ev平衡時(shí)，電勢差為：——Hall系數(shù)，僅與導(dǎo)體材料有關(guān)。p型半導(dǎo)體(空穴導(dǎo)電)n型半導(dǎo)體(電子導(dǎo)電)▲對(duì)Hall效應(yīng)來說，正電荷的運(yùn)動(dòng)與等量負(fù)電荷的反向運(yùn)動(dòng)并不等效！練習(xí)：學(xué)習(xí)指導(dǎo)“磁學(xué)”一、4—8二、28、35—38、41、42三