大學(xué)物理學(xué)33第十一章5-7磁通量磁場的高斯定理安培環(huán)路定理帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)

大學(xué)物理學(xué)電子教案磁場的性質(zhì)11-5磁通量磁場的高斯定律11-6安培環(huán)路定理11-7帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)磁場運(yùn)動(dòng)電荷磁鐵電流電流運(yùn)動(dòng)電荷磁鐵磁場畢奧－薩伐爾定律復(fù)習(xí)一磁感線

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.III11-5磁通量磁場的高斯定律二磁通量磁場的高斯定理SNISNI磁場中某點(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.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.單位物理意義：通過任意閉合曲面的磁通量必等于零（故磁場是無源的.）磁場高斯定理

例如圖載流長直導(dǎo)線的電流為I,試求通過矩形面積的磁通量.解先求，對(duì)非均勻磁場先給出后積分求.安培(Ampere,1775-1836)法國物理學(xué)家，電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人。1805年擔(dān)任法蘭西學(xué)院的物理教授，1814年參加了法國科學(xué)會(huì)，1818年擔(dān)任巴黎大學(xué)總督學(xué)，1827年被選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他還是柏林科學(xué)院和斯德哥爾摩科學(xué)院院士。安培在電磁學(xué)方面的貢獻(xiàn)卓著，發(fā)現(xiàn)了一系列的重要定律、定理，推動(dòng)了電磁學(xué)的迅速發(fā)展。1827年他首先推導(dǎo)出了電動(dòng)力學(xué)的基本公式，建立了電動(dòng)力學(xué)的基本理論，成為電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人。11-6安培環(huán)路定理oo一安培環(huán)路定理

設(shè)閉合回路為圓形回路（與成右螺旋）

無限長載流長直導(dǎo)線的磁感強(qiáng)度為o若回路繞向化為逆時(shí)針時(shí)，則對(duì)任意形狀的回路與成右螺旋電流在回路之外多電流情況以上結(jié)果對(duì)任意形狀的閉合電流（伸向無限遠(yuǎn)的電流）均成立.安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理即在真空的穩(wěn)恒磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任一閉合路徑的積分的值，等于乘以該閉合路徑所包圍的各電流的代數(shù)和.

電流

正負(fù)的規(guī)定：與成右螺旋時(shí)，為正；反之為負(fù).注意對(duì)閉合回路對(duì)閉合回路問1）是否與回路外電流有關(guān)？2）若，是否回路上各處？

是否回路內(nèi)無電流穿過？當(dāng)時(shí)，螺繞環(huán)內(nèi)可視為均勻場.例1求載流螺繞環(huán)內(nèi)的磁場2）選回路.解1）對(duì)稱性分析；環(huán)內(nèi)線為同心圓，環(huán)外為零.令二安培環(huán)路定理的應(yīng)用舉例例2無限長載流圓柱體的磁場解1）對(duì)稱性分析2）選取回路.

的方向與成右螺旋例3無限長載流圓柱面的磁場解一帶電粒子在磁場中所受的力電場力磁場力（洛侖茲力）+

運(yùn)動(dòng)電荷在電場和磁場中受的力方向：即以右手四指由經(jīng)小于的角彎向，拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向.11-7帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)二帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)舉例1.回旋半徑和回旋頻率

例1在垂直紙平面的均勻磁場的作用下，有一電子束在紙平面內(nèi)，作如圖所示的圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為R=15cm.已知電子是在的加速電壓下，由靜止獲得作勻速圓周速度的.試求：（1）均勻磁場的磁感強(qiáng)度是多少？（2）電子的角速率是多少？解（1）由能量守恒定律，有（2）2

.磁聚焦（洛侖茲力不做功）洛侖茲力

與不垂直螺距應(yīng)用電子光學(xué),電子顯微鏡等.磁聚焦在均勻磁場中某點(diǎn)A

發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子,它們的與之間的夾角不盡相同,但都較小,這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動(dòng),因螺距近似相等,都相交于屏上同一點(diǎn),此現(xiàn)象稱之為磁聚焦.帶電粒子在非均勻磁場中的運(yùn)動(dòng)*3

.地磁場的磁約束作用

與不垂直為非均勻磁場地磁場是非均勻磁場，從赤道到兩極磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng).宇宙射線中的高能電子和質(zhì)子進(jìn)入地磁場，將被磁場捕獲，并在地磁南北極間來回震蕩，形成范阿倫輻射帶.地磁場對(duì)來自宇宙空間高能帶電粒子的磁約束作用SN地球軌道平面質(zhì)子電子磁北極地理北極范阿倫輻射帶.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受電磁場作用的現(xiàn)代技術(shù)運(yùn)用舉例2.回旋加速器1932年勞倫斯研制第一臺(tái)回旋加速器的D型室.此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).頻率與半徑無關(guān)到半圓盒邊緣時(shí)回旋加速器原理圖NSBO~N我國于1996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.例2有一回旋加速器，他的交變電壓的頻率為

，半圓形電極的半徑為0.532m.問加速氘核所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能為多大？其最大速率有多大？（已知氘核的質(zhì)量為

，電荷為

）.解由粒子的回旋頻率公式，可得霍耳效應(yīng)*3.霍耳效應(yīng)I霍耳電壓霍耳系數(shù)++++

+

+-----I++++---P型半導(dǎo)體+-霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2）測量磁場霍耳電壓1）判斷半導(dǎo)體的類型+++-