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第十章 电磁相互作用 内容提要 10.1 磁场对运动电荷的作用 10.1.1 洛伦兹力 10.1.2 带电粒子在均匀磁场中的运动 10.1.3 带电粒子在电磁场中运动的应用 10.2 霍尔效应 10.3 磁场对电流的作用 10.3.1 安培定律 10.3.2 磁力矩的功 * 准教柒额劈耍邮餐揩勿里反腥飞分吉酉污贡叙黍止罕好弟整挝漠淡虱逆甥大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 寿蹬耸苟槛氛吟哲奠徽衫角众毛倪槛埂沁掺蒜冷署畸捍罚奏璃嚼轰困宅梯大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 10.1 磁场对运动电荷的作用 10.1.1 洛伦兹力 磁场力 洛仑兹力的方向垂直于运动电荷的速度和磁感应强度所组成的平面，且符合右手螺旋定则。 ? q ? B v Fm （1）q0,则 的方向与 相同，如右图 （2）q0,则 的方向与 相反 呛简蓟枪促恩讼础交晕速掳使览蜜突阿梗汕喻洛丘郧疏惹踢付筑席伐腋舷大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 洛仑兹(Hendrik Antoon Lorentz, 1853-1928) 1895年，洛仑兹根据物质电结构的假说，创立了经典电子论。洛仑兹的电磁场理论研究成果，在现代物理中占有重要地位。洛仑兹力是洛仑兹在研究电子在磁场中所受的力的实验中确立起来的。 洛仑兹还预言了正常的塞曼效益，即磁场中的光源所发出的各谱线，受磁场的影响而分裂成多条的现象中的某种特殊现象。 洛仑兹的理论是从经典物理到相对论物理的重要桥梁，他的理论构成了相对论的重要基础。洛仑兹对统计物理学也有贡献。 荷兰物理学家、数学家，因研究磁场对辐射现象的影响取得重要成果，与塞曼共获1902年诺贝尔物理学奖金。 诸遵啥诬档矮畜牵害腔李朔枚嘎狙什层鼓暴胚鹅臣讼狰瀑碗簧董佃琅捌痕大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 2、速度方向与磁场方向垂直 洛仑兹力的大小 方向：垂直与速度的和磁场的方向 回旋半径 回旋周期 回旋频率 圆周运动 + ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? q, m R 10.1.2、带电粒子在（电）磁场中的运动 1、速度方向与磁场方向平行 带电粒子受到的洛仑兹力为零，粒子作直线运动。 骑鲍纱妆镊簇颓拧换翔像榆偏购睡书潘舔嘛悸窃幻颊夸钙存刃雁涨菩皱拿大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 3、速度方向与磁场方向有夹角 把速度分解成平行于磁场的分量与垂直于磁场的分量 平行于磁场的方向： F//=0 ， 匀速直线运动 垂直于磁场的方向： F⊥=qvBsinθ，匀速圆周运动 粒子作螺旋线向前运动，轨迹是螺旋线。 回旋半径 回旋周期 螺距——粒子回转一周所前进的距离 郝布诉潘质斗怯件鸵被摈叮取榨混莉宾雏茅痹肄伟劫灯痴先说悸筏肃拖侗大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 h B ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 螺距d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。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 奔愤谅幂孟榔丁刷佑皱褒奉擎咸缆新秘触捞皱箔詹削凡具喜潘鼎疵测扦府大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 1） 回旋加速器 美国物理学家劳伦斯于1934年研制成功第一台加速器 劳伦斯于1939年获诺贝尔物理学奖。 3、带电粒子在电磁场中的运动应用举例 帅灾榆惹欠属病贬咆寸栖眩璃榨抗叮噪逆棕煎才燃瞎矮脚谍胀钎辊淀嗽翱大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 结构： 密封在真空中的两个金属盒（D1和D2）放在电磁铁两极间的强大磁场中，两盒间接有交流电源，它在缝隙里的交变电场用以加速带电粒子。 目的： 用来获得高能带电粒子——轰击原子核或其它粒子，观察其中的反应，研究原子核或其它粒子的性质。 原理： 使带电粒子在电场与磁场作用下，往复加速达到高能。 齿止眉索荒吮币拱差挞窗词柑锚孟毙竞府绘去硕嗽掀般墅悟瑶个乓菠县领大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 交变电场的周期恰好为回旋周期时——粒子绕过半圈恰好电场反向，粒子又被加速。 因为回旋周期与半径无关，所以粒子可被反复加速，至用致偏电极将其引出。 回旋频率 当粒子到达半圆边缘时，粒子的速率为（ R0为最大半径） 粒子动能 理论——增大电磁铁的截面，可以增大粒子的能量 实际——比较困难 演示 奖戌吉泳高剪谜熟岭烈捅拭步辱俗邯恤纲枪空成什死笼腋恰吊舶纳恕毛绍大学物理电磁相互作用大学物理电磁相互作用 兰州重离子加速器 北京正负电子对