第14章 電流和磁力之2g

一、洛侖茲力磁場對運動電荷施以的磁場力是洛侖茲力其表達式為：式中：點電荷運動速度點電荷處于場點處的磁感強度點電荷電量§1帶電粒子在磁場中運動

1由于：所以：洛侖茲力對施力點電荷不作功如圖所示點電荷受到磁場施以的洛侖茲力大小為2洛侖茲力的特點１．不改變粒子速度的大小，不改變動能，不做功；２．在洛侖茲力作用下，帶電粒子作圓運動，或螺旋線運動．3二、帶電粒子在磁場中運動1.帶電粒子在均勻磁場中運動設均勻磁場磁感強度為帶電粒子質量為m

電量為q為了使物理圖像清晰我們分三種不同情況分別說明1）粒子運動速度平行磁感強度2）粒子運動速度垂直磁感強度3）粒子運動速度方向任意設粒子初速度為41）粒子運動速度平行磁感強度粒子不受力粒子做勻速直線運動2）粒子運動速度垂直磁感強度粒子做勻速圓周運動圓周半徑由得5由上式可知圓周運動半徑與垂直磁場的速度有關速度大的粒子圓周半徑大速度小的粒子圓柱半徑小圓周半徑粒子運動的周期由上式可知同種粒子（m/q相同）不管其垂直磁場方向的速度如何在同樣均勻磁場中圓周運動的周期相同與速度無關63）粒子運動速度方向任意將上述兩種情況綜合設粒子初速度與磁感強度之間夾角為

粒子做螺旋運動粒子在垂直磁場的平面里做圓周運動同時又沿磁場方向勻速運動7螺旋半徑螺距應用1）電真空器件中的磁聚焦電子槍發(fā)射出一束電子由于發(fā)散角小，所以各電子各螺距相同螺旋半徑與垂直磁場的速度有關粒子運動的周期與速度無關8每經過一個周期大家（電子束）再相會2）質譜儀同位素分離BA

A··+9回旋加速器用于產生高能粒子的裝置，其結構為金屬雙D形盒，在其上加有磁場和交變的電場。將一粒子置于雙D形盒的縫隙處，在電場的作用下，能量不斷增大，成為高能粒子后引出轟擊靶.~磁場作什么？交變的電場又作什么?102.帶電粒子在非均勻磁場中運動在非均勻磁場中帶電粒子運動的特征：1）當向磁場較強方向運動時，螺旋半徑不斷減小根據是：非均勻磁場11非均勻磁場2）粒子受到的洛侖茲力恒有一個指向磁場較弱方向的分力從而阻止粒子向磁場較強方向的運動效果：可使粒子沿磁場方向的速度減小到零從而反向運動12應用1）磁鏡等離子體線圈線圈磁場：軸對稱中間弱兩邊強粒子將被束縛在磁瓶中磁鏡：類似于粒子在反射面上反射（名稱之來源）在受控熱核反應中用來約束等離子體132）極光由于地磁場俘獲帶電粒子而在兩極處被反射回來，而與空氣分子碰撞而產生的現象。14在地磁兩極附近由于磁感線與地面垂直外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內它們和空氣分子的碰撞產生的輻射就形成了極光絢麗多彩的極光15洛侖茲力的特點１．不改變粒子速度的大小，不改變動能，不做功；２．在洛侖茲力作用下，帶電粒子作圓運動，或螺旋線運動．16§14.2霍爾效應

1879年美國物理學家霍耳發(fā)現：將一導電板放在垂直磁場中，當通以電流I時，對應圖中豎直方向有電勢差。hbII+++++++++++++----------------------------------------------B

U-vFeFm172、霍耳電壓霍爾電壓與載流子濃度ｎ、載流子電荷以及導體的沿磁場方向的寬度有關。18霍爾器件：檢測載流子、測弱磁場等?！舅伎肌枯d流子是正載流子，UH的方向？IBv-e—++++++++++++++-----------f與載流為電子情況相比，UH反向！19作業(yè)14-1，14-720§14.3載流導線在磁場中受的力和力矩一、安培力公式怎么計算電流受到的磁場力？+設任意電流元受力為整個電流受力設導線截面積S,電流I,載流子濃度n,帶電量q,漂移速率v:211）求電流元受力2）看的方向，同方向疊加，則否則，

求載流導線在磁場中受力步驟：安培力公式22例1求半圓形載流導線在均勻磁場中受力

解：建坐標如圖oRxy在電流線上取電流元安培力大小為方向：與橫坐標夾角為

（如圖）分量：23

oR根據電流分布的對稱性知，各對電流元x方向受力相互抵消。方向：y軸正方向xy24此例結果的啟發(fā)等效于沿直徑放置的載流直導線所受的力推斷:在均勻磁場中對任一彎曲載流導線的作用力等效于對彎曲導線起點到終點的矢量方向的一根直導線的作用力

oR25*例題：

均勻磁場中彎曲導線所受磁場力其所受安培力在導線上取電流元方向

均勻磁場中，彎曲載流導線所受磁場力與從起點到終點間載有同樣電流的直導線所受的磁場力相同。26結論均勻磁場中任意彎曲通電導線ab，所受磁場力為：均勻磁場中任意閉合通電導線（通電線圈），所受磁場力為：abIIab27§14.4均勻磁場中的載流線圈所受磁力矩矩形線圈磁矩磁力矩：28一般平面線圈：線圈的磁矩：IS29磁場中載流線圈受力的應用：磁電式電流計303、小結：載流線圈在均勻磁場中合力力矩磁矩magnetic(dipole)moment1）載流線圈在均勻磁場中的力矩2）載流線圈在均勻磁場中得到的能量3）與靜電場對比討論磁場靜電場32平行直線電流單位長度線段間的作用力I1I2dB1B2F1F2國際單位制“安培”的