第3章恒定电流与恒定磁场学案.ppt

3) 位移电流与传导电流是完全不同的概念，仅在产生磁场方面二者等价 ★Ic 有电荷流动，通过导体会产生焦耳热 ★Id无电荷流动。一般不引起热效应，高频时介 ★Ic只能在导体中通过；而位移电流Id依赖于变化的电场,只要有变化的电场，就有相应的位移电流存在。因此，在真空、电介质以及导体中都可以存在位移电流。 　 在电介质中：　大，　可忽略；在导体中：　大，　可忽略；在高频电流场合，导体中的　和　 都不可忽略； 质也发热，那是分子反复极化造成的，但它不服从焦耳-楞次定律。 例1 有一圆形平行平板电容器, .现对其充电,使电路上的传导电流 ,若略去边缘效应, 求（1）两极板间的位移电流;（2）两极板间离开轴线的距离为 的点 处的磁感强度 . * (2)如图作一半径为 平行于极板的圆形回路，通过此圆面积的电位移通量为 解 (1)两极板间的位移电流 计算得 代入数据计算得 * 考虑到极板间磁场对轴线的对称性,圆形回路上各点的B的大小相同,方向均与回路上各点相切. 磁场的高斯定理 真空中的安培环路定理 位移电流 1）传导电流: 载流子定向运动 2）位移电流: 变化的电场 全电流 全电流安培环路定理 小 结 （一）在均匀磁场中 匀速直线运动 磁力提供向心力。 R 匀速率圆周运动 =常量 轨迹？ §3.5 安培力与洛伦兹力 一.带电粒子在磁场中的运动 周期和频率与速度v、回旋半径R无关。但回旋半径R与速率成正比。上述重要结论是回旋加速器的理论依据。 　★ 与 不垂直 螺距 ★螺距h与v⊥无关，只与v//成正比 h ★回旋周期与粒子速度、回旋半径无关 = 螺旋运动 匀速率圆周运动+匀速直线运动 螺距h与v⊥无关，只与v//成正比，若各粒子的v//相同，则其螺距是相同的，每转一周粒子都相交于一点，利用这个原理，可实现磁聚焦。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 它广泛应用于电真空器件中。电子显微镜中的磁透镜就是磁聚焦原理的应用。 *磁聚焦 （4）磁聚焦现象 *带电粒子在非均匀磁场中的运动 带电粒子进入轴对称会聚磁场，由于磁场的不均匀，洛仑兹力的大小要变化，所以不是匀速圆周运动。且半径逐渐变小。 因为 ，因此在磁场较强的地方，回旋半径较小。如图，当粒子q在非均匀磁场中时,所受洛伦兹力恒有一指向磁场较弱方向的分量阻碍其继续前进，就象遇到反射镜一样。这种强度逐渐增强的会聚磁场称为磁镜。 * 应用：磁约束 用于受控 热核反应中 磁瓶 地磁场，两极强，中间弱，能够捕获来自宇宙射线的带电粒子，在两极之间来回振荡。1958年，探索者一号卫星在外层空间发现被磁场俘获的来自宇宙射线和太阳风的质子层和电子层——Van Allen辐射带 当太阳黑子活动引起空间磁场的变化，使粒子在两极处的磁力线引导下，在两极附近进入大气层，能引起美妙的北极光 二. 带电粒子在电场和磁场中的运动举例 1.质谱仪 测离子比荷的仪器 (mass spetrometer) 是用物理方法分析同位素的仪器，由英国物理学家、化学家阿斯顿于1919年创造，当年发现了氯与汞的同位素，以后几年又发现了许多同位素，特别是一些非放射性的同位素，为此，阿斯顿于1922年获诺贝尔化学奖。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - + 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 原理 (1)速度选择器 从离子源出来的离子经过S1、S2加速进入电场和磁场空间，若粒子带正电荷+q，则电荷所受的力有： 洛仑兹力：qvB 电场力 ：qE 若粒子能进入下面的磁场 qvB=qE 速度选择器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - + 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 带电粒子 经过速度选择器后，进入磁场B’中做圆周运动，落在感光片A处，半径R为 2.质谱分