第11章恒定电流与真空中的恒定磁场3辩析.pptVIP

恒定电流与真空中的恒定磁场 P.*/55 质点运动学 11.6 磁场对运动电荷和载流导线的作用 11.6.1 洛伦兹力 讨论 (2) 在一般情况下，空间中电场和磁场同时存在 (1) 洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，故 对电荷不做功； ——洛仑兹力公式 11.6.2 带电粒子在磁场中的运动 设带电粒子q 以初速度 进入均匀磁场 1. : 做匀速直线运动. 2. : 在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动. 粒子回转周期与频率 3. 之间有任意夹角的情况: 带电粒子做螺旋运动. 螺距 磁聚焦原理 粒子 源A ? 很小时 接收 器A’ 11.6.3 应用电场和磁场控制带电粒子的实例 1. 速度选择器 + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - 离子源 Fm Fe v E ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B + 相同速度带电粒子 + - ? ? ? P ? ? ? ? ? ? ? ? ? N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B 荷质比： q、v、B不变, R与m成正比， 同位素按质量大小排列. 2. 质谱仪 质谱仪是研究物质同位素的仪器. N：离子源 P：速度选择器 3. 回旋加速器 回旋加速器是原子核物理、高能物理等实验研究的一种基本设备. 通过半圆盒的时间： U ? B 周期： 频率： 粒子动能： 4. 霍尔效应 (1) 现象： (2) 解释： y z ?U B x I + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - d b U1 U2 - v Fe Fm 导体中通电流 I, 磁场 垂直于 I, 在既垂直于 I, 又垂直于 方向出现电势差 ?U. 载流子q = -e，漂移速率 方向向上，形成 动态平衡时： 令霍尔系数 y z ?U B x I + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - d b U1 U2 - v Fe Fm 11.6.4 安培力 1. 一段载流导线在磁场中所受力——安培力 I 1 2 电流元 1个载流子受力 N个载流子受力 安培力： 大小： 方向： 由右手螺旋法则确定 ——安培定律 一段载流导线在磁场中受安培力： 若磁场为匀强场 在匀强磁场中的闭合电流受力 讨论 计算安培力步骤： (1) 取电流元 (2) 求电流元所受安培力： (3) 由叠加原理求载流导线所受安培力： x y O A I L 此段载流导线受的安培力. 在电流上任取电流元 例： 均匀磁场中有一任意形状的导线,电流强度为I 求： 解： 相当于载流直导线 ? 在均匀磁场中受的力,方向沿y向. 例: 求两平行无限长直导线之间的相互作用力？ 解: 电流 2 处于电流 1 的磁场中 同时，电流 1 处于电流 2 的磁场中， 电流 2 中单位长度上受的安培力 电流 1 中单位长度上受的安培力 定义:真空中通有同值电流的两无限长平行直导线,若 相距1米,单位长度受力 , 则电流为1安培. 例： 求一载流导线框在无限长直导线磁场中的受力和运动趋势 解： 1 2 3 4 方向向左 方向向右 整个线圈所受的合力： ? 线圈向左做平动 1 3 2 4 2. 载流线圈在磁场中受到的磁力矩 （方向相反在同一直线上） （线圈无平动） 对中心的力矩为: ? （方向相反不在一条直线上） 令 + ? A(B) D(C) 讨论 (2) 线圈若有N 匝 (3) M 作用下,磁通量增加 稳定平衡 非稳定平衡 (4) 非均匀磁场中的平面载流线圈 线圈有平动和转动 (1) 上式适合于任意形状的闭合载流线圈, 但要求线圈 所在处的磁场均匀. 11.7 磁力的功 11.7.1 磁力对运动载流导线的功 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?