受力如何.ppt

生活在地球上的人类和所有的生物都应该感谢这个天然的磁镜约束，正是靠它将来自宇宙空间的各种高能射线或粒子捕获，才使所有生命不被伤害而得以生存下来。因为这些高能射线或粒子能量非常大，完全可以将所有生物致死。 3.磁场中的电传导—霍耳效应 以一金属杆为例： 载流子以平均速度v漂移。 在无外场时： 加上磁场 霍耳电场 载流子同时受到两个力 向上 向下 若已知I， I=nqvbd， v=I/(nqbd)。 、 、 nvbd b d v 霍耳系数 b d I ? ? ? ? ? ? ? ? → B - - - - - - - - I=vqnbd ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 霍耳电压 霍耳效应 金属中载流子——电子 很小，霍耳效应不明显 半导体材料中载流子浓度小得多?RH比金属大很多，VH较大，霍耳效应明显 取决于载流子的正负性质 应用： [1]证明了在金属中的载流子是负电荷 [2 ]判断半导体是空穴导电（P)还是电子导电（N） [3]测量载流子的浓度n [4]利用半导体材料制成霍耳效应传感器（测量磁场、电流、甚至 压力、转速等） [5]导电流体中的霍耳现象——“磁流体发电”基本原理 为什么要用半导体材料？ 以上讨论了带电粒子在磁场中的运动 ? ? ? 如何表示一段载流导线在磁场中的受力？ 4. 载流导线在外磁场中的受力 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 将 这个表达形式称为安培力 它与洛仑兹力是同一种力的两种不同形式的表达 ——电流元 对于一段有限长线电流受的力为： * 没有参加期中网考的同学请准备16周参加网考 具体时间另行通知 点电荷元的场 无限长均匀线电荷的电场 ? 电流元的磁场 无限长线电流的磁场 复习3-1 无限大均匀带电平板的场 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 无限大均匀面电流平板的场 复习3-2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 通电细螺绕环的场 复习3-3 电场的两条性质：通量和环量 其他的矢量场仍可用通量和环量来描述其性质 三、磁场的两条定理 1、稳恒磁场的高斯定理 2、 稳恒磁场的环路定理及应用 为通过面元上的磁力线的根数—磁通量（元） —通过曲面S的磁通量 若S为一个闭合曲面： —通过闭和曲面S的磁通量 对闭合曲面同样规定各处面元指向面外为正 规定： 磁场的高斯定理： 在稳恒磁场中通过任意闭合曲面的磁通量恒为零。 数学表达式 物理意义—磁力线为连续的无头无尾的闭合曲线——“无源场” 例：一个半球面放在均匀磁场中，通过半球面的磁通量为 磁场的环路定理：稳恒磁场中的任一闭合环路L，磁感应强度沿环路的线积分等于净穿过环路的电流乘μ0 穿过以L为边界的任意曲面上的净电流—电流密度通量 任意曲面 2)右边∑中只含穿过以L为边界区域上的净电流 规定：与积分方向成右手螺旋关系通过的电流取正号，反 之取负号。 各处电流共同产生 讨论：1） 该定理的一个重要应用—对几种具有对称性的电流分布求磁感应强度 的分布 选择： ? ? ? ? ? I 例: 圆截面的无限长载流导线。电流强度I均匀分布于导线横截面上。求该电流分布产生的磁感应强度的分布。 沿该环路 的线积分: 由环路定理： 磁场(磁力线)的分布也具有轴对称性 磁力线满足的闭合性 积分方向同磁力线的绕向 设磁力线的绕向与 电流成右手关系 I 结论：电流在截面上均匀分布的无限长圆柱形载流导体,半径R,电流强度I，电流面密度 1) 在导线外环形回路上任一点B的与将电流全部集中到轴上去时无限长直线电流的场一样 I I 2)在导线内环形回路L上任一P’点的B与将回路内的电流全部集中到轴上去而L外的电流没有时一样 I . 其实1)、2）不一定电流均匀分布，只要电流分布具有轴对称即可—— rR的圆形环路L1上各点： rR的圆形环路L2上各点： ? ? ? ? ? ? ? ? 例：圆柱形长导线内沿轴向通以电流， 求出各区域的 3)特别是：一个中空的无限长圆柱面均匀电流分布。 0 例：密绕螺绕环。总匝数N，通以电流I。求磁感应强度的 分布。 由对称性分析：取积分环路为以螺绕环心为圆心的