《大学物理》教学资料：09第九章磁场.pptVIP

以长直电流的磁场为例验证 1) 路径选在垂直于长直载流导线的平面内，以导线与平面交点O为圆心，半径为 r 的圆周路径 L，其指向与电流成右手螺旋关系. 若电流反向： 2) 在垂直于导线平面内围绕电流的任意闭合路径 同理，在电流反向时------积分结果取负. 3) 闭合路径不包围电流 4) 空间存在多个长直电流时 安培环路定理揭示磁场是非保守场，是涡旋场. 穿过 的电流：对 和 均有贡献 不穿过 的电流：对 上各点 有贡献； 对 无贡献 可证对任意的稳恒电流和任意形式的闭合环路均成立. 注意： 练习：如图，流出纸面的电流为 2I ，流进纸面的电流为 I ，则下述各式中那一个是正确的? 在 平面内，作以 为中心、半径 的圆环 ， 上各点等价： 大小相等，方向沿切向 。 以 为安培环路，逆时针绕向为正: + 对称性分析： 安培环路定理的应用 长直圆柱体载流导线内外的磁场 方向与 I 指向满足右旋关系 B r R B R r P I Q 解 长直圆柱面载流导线内外的磁场 管外磁场为零. 无限长直载流螺线管内磁场 单位长度上的匝数 n 解 密绕长螺线管，已知 I, n，计算管内的磁感应强度. 作矩形安培环路 abcd 如图，绕行方向为逆时针. 无限长螺线管磁场为均匀. 求螺线环内的磁感应强度 O r1 r2 P r为平均半径, 考虑到对称性,环内磁场的磁感应线都是同心圆，选择通过管内某点P 的磁感应线L作为积分环路: 方向由电流方向通过右手法则判断. 练习：无限大薄导体板均匀通过电流，求磁场分布。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? P dB1 o dB2 dB L d c b a 设：单位宽度的电流为 j 两侧为均匀磁场，与板的距离无关 第四节 磁场对运动电荷的作用 一. 洛伦兹力 磁场对运动电荷的作用 大小： 特点：不改变 大小，只改变 方向, 不对 做功. ? 运动正电荷受力方向垂直于 和 构成的平面，成右手螺旋. 1、运动方向与磁场方向平行 ? = 0 , F = 0 带电粒子在均匀磁场中的运动 匀速直线运动 + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2、运动方向与磁场方向垂直 R 匀速圆周运动 周期 + + 半径 托克马克装置 3、沿任意方向方向运动 匀速圆周运动与匀速直线运动的合成 ——轨迹为螺旋线 螺距 h + ? + 例 有一均匀磁场，B = 1.5 T ，水平方向由南向北. 有一 5.0 兆电子伏特的质子沿竖直向下的方向通过磁场，求作用在质子上的力？（ m = 1.67?10-27 kg ） 解 方向向东 下 北 二、质谱仪 (mass spectrograph) R + - ? ? ? P ? ? ? ? ? ? ? ? ? N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B N ：粒子源，P：速度选择器 质谱分析： 谱线位置：同位素质量；谱线黑度：相对含量. B’ 三、 霍尔效应(Hall effect) 霍尔效应现象：半导体中通电流I ，磁场 垂直于I ，在既垂直于I ，又垂直于 的方向出现电势差 ?U. 霍尔电势差： 解释：载流子q 以 漂移，受到磁场力,正负电荷上下两侧积累，形成电场，电场力和磁场力平衡时，有稳定的霍尔电场. x y z I P型半导体 - - - - - - - - - - - - - - - B x y z I I + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - d l U1 U2 ?U - v Fe Fm 霍尔系数 RH 与载流子浓度 n 成反比. 在金属中，由于载流子浓度很大，因此霍尔系数很小，相应地霍尔效应也很弱; 而在半导体中，载流子浓度较小，因此霍尔效应也较明显.