大學(xué)物理磁學(xué)第三節(jié)課件

一、洛倫茲力由前面對磁感應(yīng)強度的定義知：∥矢量式：——洛倫茲力公式§8-5帶電粒子在電場和磁場中的運動方向：垂直和組成的平面，指向：由右手螺旋定則決定。大小：q

說明：1、洛倫茲力F的方向垂直于v和B所確定的平面。2、洛倫茲力F不能改變帶電粒子速度v的大小，只能改變其運動方向。1.帶電粒子在均勻磁場中的運動(1)運動方向與磁場方向平行=0F=0結(jié)論：

帶電粒子作勻速直線運動。(3)——勻速直線運動——勻速率圓周運動等距螺旋運動螺旋線半徑為螺旋周期為螺旋線的螺距為2.帶電粒子在非均勻磁場中的運動帶電粒子沿磁場方向速度減小至零，從而掉向反轉(zhuǎn)運動B變大R變?。ù喷R）（磁鏡）(1)磁約束裝置（磁瓶）非均勻磁場的應(yīng)用范艾侖輻射帶的形成示意圖(2)范?艾倫（VanAllen）輻射帶美麗的極光1929年，勞倫斯發(fā)明了回旋加速器2、回旋加速器D形盒電磁鐵電磁鐵離子源結(jié)構(gòu)示意圖

由電磁鐵、D形真空盒、帶電粒子源組成原理圖回旋加速器是原子核物理、高能物理等實驗研究的一種基本設(shè)備真空室接高頻電源

離子源D型盒引出離子束3、速度選擇器FmFe+v+++++++++++++--------------4、質(zhì)譜儀

質(zhì)譜儀是研究物質(zhì)同位素的儀器。RN：為粒子源P：為速度選擇器+-PNxyzdbII+++++++++++++----------------

V1V2

U-v動態(tài)平衡時：以金屬導(dǎo)體為例令：RH稱為“霍耳系數(shù)”

霍耳系數(shù)RH與電荷密度n成反比。在金屬中，由于電荷密度很大，因此霍耳系數(shù)很小，相應(yīng)霍耳效應(yīng)也很弱。而在一般半導(dǎo)體中，電荷密度n較小，因此霍耳效應(yīng)也較明顯。------------------++++++++++++++++

V1V2II+++++++++++++++-------------------

V1V2II1、判斷下列半導(dǎo)體類型P型半導(dǎo)體（定向運動的電荷為正電荷）N型半導(dǎo)體（定向運動的電荷為負(fù)電荷）霍耳效應(yīng)的應(yīng)用+§8-6磁場對載流導(dǎo)線的作用演示實驗：SNI在兩根平行金屬道軌上放一導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒位于馬蹄形磁鐵之間；而在軌道的兩端接一電源與導(dǎo)體棒構(gòu)成回路。當(dāng)合上電源開關(guān)后……。一、安培定律安培力：

磁場對電流的作用力的大?。旱姆较颍海?）右手螺旋法則（2）左手法則安培定律：電流元Idl在磁場B中所受的作用力為磁場對載流導(dǎo)線的作用力：矢量式:B例1、計算長為L的載流直導(dǎo)線在均勻磁場B中所受的力。解：I由安培定律：方向：方向：I二、載流導(dǎo)體在磁場中的受力a、載流直導(dǎo)線rxI1I2例2、無限長直載流導(dǎo)線通有電流I1，在同一平面內(nèi)有長為L的載流直導(dǎo)線，通有電流I2。（如圖所示）求：長為L的導(dǎo)線所受的磁場力。dxxl解：dl由安培定律：Iabb、任意一段載流導(dǎo)線結(jié)論：彎曲導(dǎo)線所受磁力等效于通有相同電流的從起點到末點的直導(dǎo)線所受到的力ABCo根據(jù)對稱性分析解:例3

如圖一通有電流的導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強度為的均勻磁場中，導(dǎo)線平面與磁感強度垂直.圓弧導(dǎo)線BCA半徑為，電流為順時針方向,求磁場作用于導(dǎo)線的力.ACoB因例4、半徑為R的銅絲環(huán)，載有電流I?，F(xiàn)把圓環(huán)放在均勻磁場中，環(huán)平面與磁場垂直。求（1）圓環(huán)受到的合力。（2）銅絲內(nèi)部的張力。解：（1）Ioxy

ddldFxdFy由安培定律：結(jié)論：勻強磁場對閉合載流導(dǎo)線的作用合力為零Ioxy

ddldFxdFy（2）銅絲內(nèi)部的張力。I上海磁懸浮列車轉(zhuǎn)動平面

沿Z

軸分量為對Z軸的力矩對O

點的力矩：1.力矩C、載流線圈在勻強磁場中受到的磁力矩l1結(jié)論：IIIIbl2acdl1IIIIbnl2acdF3和F4形成一“力偶”。磁力矩：l1為線圈平面法線方向與磁場方向的夾角其中S=l1l2為線圈平面的面積注：上式雖是從矩形閉合載流線圈推出，但適合于任意形狀的閉合載流線圈。N匝線圈的磁力矩：l1IIIIbnl2acd線圈的磁矩：載流線圈在磁場中受到的磁力矩：討論：（1）=0時，M=0。線圈處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。（2）=90時，M=Mmax=NBIS（3）=180時，M=0。線圈處于非穩(wěn)定平衡狀態(tài)。IS例5如圖半徑為0.20m，電流為20A的圓形載流線圈（o-xy面內(nèi)）放在均勻磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為0.08T，方向沿x軸正向.線圈所受的磁力矩又為多少？IRQJKPo以為軸，所受磁力矩大小法一法二方向：+y方向：+yaI1I2dF12dF21dl2dl1單位長度受力：1.平行電流間的相互作用三、電流強度單位“安培”的定義aI1I2F12F212.“安培”的定義設(shè)：

I1=I2=1（A），a=1（m）單位長度導(dǎo)線受到的磁力：電流強度“安培”是國際單位制中的基本單位之一

兩平行長直導(dǎo)線相距1m，通過大小相等的電流，如果這時它們之間單位長度導(dǎo)線受到的磁場力正好是210-7N·m時，就把兩導(dǎo)線中所通過的電流定義為“1安培”。定義：四、磁力的功1、磁力對運動載流導(dǎo)線作的功F

IBabcdLabx磁場力：F=BIL磁場力的功：A=Fx=BILx其中

BLx=BS=磁場力的功：2、載流線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時磁場力的功nF2F1Bd力矩的功：磁力矩：例6有一半徑為R的閉合載流線圈，通過電流I。今把它放在均勻磁場中，磁感應(yīng)強度為B，其方向與線圈平面平行。求：。（1）在力矩作用下，線圈轉(zhuǎn)過90°，力矩做了多少功？（2）以直