高二物理競賽磁場對運(yùn)動電荷的作用課件

1第六章穩(wěn)恒磁場§6.1

電流電動勢§6.2

磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度§6.3

安培環(huán)路定理§6.4

磁場對載流導(dǎo)線的作用§6.5

磁場對運(yùn)動電荷的作用§6.6

磁介質(zhì)2§6.5磁場對運(yùn)動電荷的作用一、洛倫茲力

荷蘭物理學(xué)家洛侖茲從實(shí)驗(yàn)總結(jié)出運(yùn)動電荷所受到的磁場力其大小和方向可用下式表示安培力的微觀本質(zhì)是運(yùn)動電荷受到的磁場力的集體宏觀表現(xiàn)因此,3靜電荷運(yùn)動電荷靜電場電場,磁場穩(wěn)恒磁場

學(xué)習(xí)方法：類比法穩(wěn)恒電場穩(wěn)恒電流42.積分回路不環(huán)繞電流AB53.積分回路環(huán)繞多個載流導(dǎo)線I4I5I1I2I3

若電流流向與積分環(huán)路構(gòu)成右手螺旋，I取正值；反之，I取負(fù)值.6

在真空中的穩(wěn)恒磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿任意閉合曲線的積分(環(huán)流)，等于該閉合曲線所環(huán)繞的電流的代數(shù)和的0倍.稱為磁場中的安培環(huán)路定理說明：(1)B是dl處的總磁場(2)只適用于穩(wěn)恒電流(閉合或延伸到∞)I1>0I2<0LS(3)右螺旋關(guān)系確定I內(nèi)i的有正、負(fù)；(4)說明磁場是非保守場，有旋場。7二、安培環(huán)流定理的應(yīng)用求磁感應(yīng)強(qiáng)度1.

分析磁場分布的對稱性或均勻性。2.

選擇一個合適的積分回路3.

再由求得B81.無限長圓柱載流導(dǎo)體的磁場分布圓柱體半徑R，電流為II分析對稱性

電流分布——軸對稱P0prds1ds1磁場分布——軸對稱9B的計(jì)算取同軸圓周為積分回路IPr>Rr<R10討論：分布曲線BRr0

長直載流圓柱面。已知：I、RrROB112.長直載流螺線管內(nèi)的磁場分布

已知：I、n(單位長度導(dǎo)線匝數(shù))對稱性分析：

管內(nèi)為均勻場,方向與螺線管軸線平行.

管的外面，磁場強(qiáng)度忽略不計(jì).B的大小的計(jì)算:作矩形環(huán)路abcd,如圖abcd123.載流環(huán)形螺線管內(nèi)的磁場分布已知：I、R1、R2,

N導(dǎo)線總匝數(shù)分析對稱性磁力線分布如圖0作積分回路如圖方向右手螺旋計(jì)算環(huán)流利用安培環(huán)路定理求13BrO說明：①B是所有電流共同產(chǎn)生的環(huán)路外部的電流只是對積分∮LB·dl無貢獻(xiàn).②當(dāng)B無對稱性時，安培環(huán)路定理仍成立只是此時因B不能提出積分號外，利用安培環(huán)路定理已不能求解B，必須利用畢奧－薩伐爾定律及疊加原理求解.14(1)fm⊥(u,B)所組成的平面。

fm對運(yùn)動電荷不做功.(2)關(guān)于正負(fù)電荷受力方向(3)

電荷在電場和磁場運(yùn)動時，受的合力：電場力磁場力——洛侖茲關(guān)系式15二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(忽略重力)1.粒子速度2.粒子速度u0u0fm=qu0B回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)周期回轉(zhuǎn)頻率T和u與R及速度無關(guān)163.粒子速度與成θ角θ回轉(zhuǎn)半徑

回轉(zhuǎn)周期螺距17三、霍耳效應(yīng)1879年，年僅24歲的美國物理學(xué)家霍耳首先發(fā)現(xiàn)，在勻強(qiáng)磁場中，寬度為b，厚度為d片狀金屬導(dǎo)體，當(dāng)通有與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直的電流I時，在金屬片兩側(cè)出現(xiàn)電勢差UH，，如圖示，此種效應(yīng)稱為霍耳效應(yīng)，電勢差UH稱為霍耳電勢差BIU1U2dbRH---霍耳系數(shù)實(shí)驗(yàn)表明：UH與導(dǎo)體塊的寬度b無關(guān)18帶負(fù)電的載流子的金屬導(dǎo)體為例IMN霍耳系數(shù)的微觀解釋

附加電場EH:平衡時電流強(qiáng)度為19說明:(1)e<0時，kH<0,(2)e>0時，kH>0,(3)kH與載流子濃度n成反比：半導(dǎo)體中霍耳效應(yīng)比金屬中顯著。20六、鐵磁質(zhì)1.磁化曲線裝置：環(huán)形螺繞環(huán)，鐵磁質(zhì)，磁通計(jì)原理:

勵磁電流I;

用安培定理得H對未被磁化的材料,

電流從零開始:I

H(=nI)BBH0BmHsa12BH是非線性關(guān)系。B有飽和現(xiàn)象21由可以得出

rH曲線rH0rm可以看出

r不是常數(shù)。但是在給定了

r值的情況下，有仍說B

與

H

成正比。22初始磁化曲線.......矯頑力飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度磁滯回線剩磁2.磁滯回線23磁滯回線--不可逆過程B的變化落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應(yīng)。每個H對應(yīng)不同的B與磁化的歷史有關(guān)。在交變電流的勵磁下反復(fù)磁化使其溫度升高的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。鐵磁體于鐵電體類似；在交變場的作用下，它的形狀會隨之變化，稱為磁致伸縮（10-5數(shù)量級）它可用做換能器，在超聲及