第8章 稳恒磁场.ppt

3.粒子速度 与 成θ角 θ 回转半径 回转周期 螺距 霍 耳 效 应 三、霍耳效应 1879年，年仅24岁的美国物理学家霍耳首先发现， 在匀强磁场中，宽度为b，厚度为d片状金属导体，当通有与磁感应强度B的方向垂直的电流I时，在金属片两侧出现电势差UH，，如图示，此种效应称为霍耳效应，电势差UH称为霍耳电势差 B I U1 U2 d b RH---霍耳系数 实验表明： UH与导体块的宽度b无关 带负电的载流子的金属导体为例 I M N 霍耳系数的微观解释 附加电场 EH: 平衡时 电流强度为 说明: (1) e0时，kH0, (2) e0时，kH0, (3) kH与载流子浓度n成反比： 半导体中霍耳效应比金属中显著。 §8.6 磁 介 质 一、磁介质的分类 凡是能影响磁场的物质叫磁介质。 物质受到磁场的作用产生磁性的现象叫磁化。 总磁场: 相对磁导率 三类磁介质 顺磁质：?1 如:锰、镉、铝等。 抗磁质：? 1 如:金、银、铜等 铁磁质：?r1 如铁、钴、镍及其合金等。 关于角的有关规定 以OP为起始线, ?角增加的方向与电流方向相同，则为正，反之，则为负。 p 0 p 0 p 0 无限长电流的磁场 半无限长电流的磁场 直导线延长线上电流的磁场 2.圆弧形电流在圆心产生的磁场 已知: R、I，圆心角为θ，求在圆心O点的磁感应强度. 任取电流元 θ r R 方向： 右手螺旋法则 圆电流中心的磁场 1/n 圆电流的中心的磁场 §8.3　安培环路定理 一、安培环路定理 在静电场中 在稳恒磁场中 I L 1. 任意积分回路 2. 积分回路不环绕电流 A B 3 . 积分回路环绕多个载流导线 I4 I5 I1 I2 I3 若电流流向与积分环路构成右手螺旋，I取正值；反之，I取负值. 在真空中的稳恒磁场中，磁感应强度B沿任意闭合曲线的积分(环流)，等于该闭合曲线所环绕的电流的代数和的?0倍. 称为磁场中的安培环路定理 说明： (1) B是dl处的总磁场 (2)只适用于稳恒电流(闭合或延伸到∞) I1 0 I2 0 L S (3)右螺旋关系确定I内i的有正、负； (4) 说明磁场是非保守场，有旋场。 二、 安培环流定理的应用 求磁感应强度 1. 分析磁场分布的对称性或均匀性。 2. 选择一个合适的积分回路 3. 再由 求得B 1.无限长圆柱载流导体的磁场分布 圆柱体半径R ，电流为 I I 分析对称性 电流分布——轴对称 P 0 p r ds1 ds1 磁场分布——轴对称 B的计算 取同轴圆周为积分回路 I P rR rR 讨论： 分布曲线 B R r 0 长直载流圆柱面。已知：I、R r R O B 2.长直载流螺线管内的磁场分布 已知：I、n(单位长度导线匝数) 对称性分析： 管内为均匀场,方向与螺线管轴线平行. 管的外面，磁场强度忽略不计. B的大小的计算: 作矩形环路a b c d,如图 a b c d 3.载流环形螺线管内的磁场分布 已知：I 、R1、R2, N导线总匝数 分析对称性 磁力线分布如图 0 作积分回路如图 方向 右手螺旋 计算环流 利用安培环路定理求 B r O 说明： ①B是所有电流共同产生的 环路外部的电流只是对积分∮LB·dl无贡献. ②当B无对称性时，安培环路定理仍成立 只是此时因B不能提出积分号外，利用安培环路定理已不能求解B，必须利用毕奥－萨伐尔定律及叠加原理求解. §8.4　磁场对载流导线的作用 一、安培定律 安培首先通过实验发现：在磁场中任一点处，电流元Idl所受的磁力为 大小: 方向: 积分形式 载流直导线在均匀磁场中所受的安培力 ? 取电流元 受力方向 力大小 积分 二、无限长两平行载流直导线间的相互作用力 C、D两导线的距离为a。电流方向相同 I1 I2 a C D I2dl2 I1dl1 B2 df1 B1 df2 单位长度载流导线所受力为 电流的单位安培可定义如下： 在真空中相距1 m的两条无限长平行导线中通以相等的电流，若每米长度导线受到的磁力为2×10－7 N，则导线中的电流定义为1 A. 解： 例：求一无限长直载流导线的磁场对另一直载流 导线ab的作用力。 已知：I1、I2、d、L L x d b a 三、磁场对载流线圈的作用 匀强磁场对平面载流线圈的作用 d a b c 设 ab=cd= l2 , ad=bc =l1 pm与B夹角为? da边