第三章：恒定磁场.ppt

本章主要内容 3-1 恒定电流 3-2 电源 电动势 3-3 磁场 磁感强度 3-4 毕奥-萨伐尔定律 3-5 磁通量 磁场的高斯定理 3-6 安培环路定理 3-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 3-8 载流导线在磁场中所受的力 3-9 磁场中的介质 补充习题 I R Q J K P O I R Q J K P O （方法二） 3-9 磁场中的介质 一 磁介质 磁化强度 介质磁化后的 附加磁感强度 真空中的磁感强度 磁介质中的 总磁感强度 1 磁介质 铁磁质 （铁、钴、镍等） 顺磁质 抗磁质 （铝、氧、锰等） （铜、铋、氢等） 弱磁质 分子圆电流和磁矩 无外磁场 顺 磁 质 的 磁 化 有外磁场 顺磁质内磁场 2 顺磁质和抗磁质的磁化 无外磁场时抗磁质分子磁矩为零 抗磁质内磁场 同向时 反向时 抗磁质的磁化 的方向与 成右螺旋 例3 无限长载流圆柱面的磁场 解 例4 无限大均匀带电(线密度为i)平面的磁场 解 如图，作安培环路abcda，应用安培环路定理 d a c b d a c b 3-7 带电粒子在电场和磁场 中的运动 一 带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 磁场力（洛伦兹力） 运动电荷在电场和磁场中受的力 + 二 带电粒子在磁场中运动举例 1 回旋半径和回旋频率 2 磁聚焦 （洛伦兹力不做功） 洛伦兹力 与 不垂直 螺距 磁聚焦 在均匀磁场中点 A 发射一束初速度相差不大的带电粒子，它们的 与 之间的夹角 不同，但都较小，这些粒子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似相等，相交于屏上同一点，此现象称为磁聚焦 . 应用 电子光学，电子显微镜等 . 1 质谱仪 70 72 73 74 76 锗的质谱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 三 带电粒子在电场和磁场中运动举例 2 霍耳效应 霍耳系数 I 霍耳电压 + + + + + + - - - - - I + + + + - - - P 型半导体 + - 霍耳效应的应用 （2）测量磁场 霍耳电压 （1）判断半导体的类型 + + + - - - N 型半导体 - I + - 量子霍尔效应（1980年） 霍耳电阻 3-8 载流导线 在磁场中所受的力 一 安培力 S 洛伦兹力 安培力 有限长载流导线所受的安培力 例 1 如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直 . 回路由 直导线 AB 和半径为 的圆弧导线 BCA 组成 ， 电流为顺时针方向， 求磁场作用于闭合 导线的力. A B C o r 根据对称性分析 解 A B C o r 由于 因 故 A B C o r 解 取一段电流元 例 2 求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 . P L 结论 任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力，与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同. P L 例 3 半径为 载有电流 的导体圆环与电流为 的长直导线 放在同一平面内（如图），直导 线与圆心相距为 d ， 且 R d 两者间绝缘 ， 求 作用在圆电流上的 磁场力. O d R 解 O d R . O d R . O d R . 二 磁场作用于载流线圈的磁力矩 如图 均匀磁场中有 一矩形载流线圈 MNOP M N O P I 线圈有N匝时 M,N O,P M N O P I I B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I B × × × × × × × × × × × × ×