第七章恒定磁场概述.ppt

第七章 恒定磁场 7－1 恒定电流 一、电流 二、电流密度 7－2 电源 电动势 7－3 磁场 磁感应强度 一、基本磁现象 二、 磁感应强度 7－4 毕奥－萨伐尔定律一、毕奥－萨伐尔定律 二、毕奥－萨伐尔定律的应用 三、磁矩 四、运动电荷的磁场 7－5 磁通量 磁场的高斯定理 一、磁感应线 二、磁通量 磁场的高斯定理 7－6 安培环路定理一、安培环路定理 二、安培环路定理的应用举例 7－7 带电粒子在电场和磁场中的运动 二、带电粒子在电场和磁场中运动 三、带电粒子在磁场和电场中运动举例 四、霍尔效应 7－8 载流导线在磁场中所受的力一、安培力 二、磁场作用于载流线圈的磁力矩 7－9 磁场中的磁介质一、磁介质 磁化强度 二、顺磁质与抗磁质的磁化机制 三、磁介质中的安培环路定理 磁场强度 五、铁磁质 频率与半径无关 到半圆盒边缘时 回旋加速器原理图 N S B O ~ N 我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素。 1.霍尔效应 把一载流导体薄板放在磁场中，如果磁场方向垂直于薄板平面， 在薄板的上、下侧面之间会出现微弱电势差(称为霍耳电势差), 这一现象称为霍耳效应。 2.霍尔系数 实验测定，霍耳电势差的大小与电流I及磁感应强度B成正比，而与薄片沿B方向的厚度d成反比。 K——霍耳系数，常量，仅与导体的材料有关。 或 n: 载流子浓度。 3.霍尔效应产生的原因 (1)载流子带负电 e 时的霍尔效应 b d 霍尔电势差： EH: 霍尔电场； n: 自由电子浓度。 (2)载流子带正电 q 时的霍尔效应 b d 霍尔系数 – – – – – – – – – – + + + + + + + + + × × × × B – 载流子：电子( n 型) × × × × B + – – – – – – – – – – + + + + + + + + + 载流子：空穴( p 型) 4.霍尔效应的应用——测定霍耳系数K (1)可得载流子浓度 n; (2)测量未知磁感强度; (3)判定导电机制——可判断载流子类型。 1.安培力 载流导线在磁场中所受的力称为安培力。 2.安培力的实质 导线中流动的电子受到的洛伦兹力的反映。 3.安培力的计算 方向： 4.安培定律 整个电流受力 安培力公式 5.长直导线在均匀磁场中的受力分析 例 1 如图一通有电流 I 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r 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。 解：作用在直导线AB上的安培力为： 在圆弧形导线BCA上取一线元： 根据对称性分析 整个回路受力： 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 B和 I。 解 取一段电流元 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。 例 3 半径为 R 载有电流 I2的导体圆环与电流为I1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 平面载流线圈在匀强磁场中所受的力矩 1.载流线圈在均匀磁场中受力分析 (1)合力 m r 线圈所受合力为零。 (2)合力矩 m r 2.载流线圈的磁矩 (1)规定线圈的正法线方向：右旋规则 (2)线圈的面积矢量： (3)线圈(N匝)的磁矩： 3.力矩矢量 (4)线圈(N匝)的合力矩： 4.载流线圈转动方向 按右手螺旋法则，使姆指指向力矩M的方向，四指弯曲的回转方向就是线圈的转动方向。 5.推广到一般情况 对任何形状的平面载流线圈在均匀磁场中受的力偶矩都成立，与线圈的形状无关。 6.几种特殊情形 载流线圈在所受磁力矩作用下，总是转到它的磁矩 同方向的位置上。 例4 如图半径为0.20m，电流为20A，可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感应强度的大小为0.08T,方向沿 x轴正向。问线圈受力情况怎样？线圈所