高中物理奥林匹克竞赛专题——稳恒电流的磁场（共21张PPT）.pptVIP

* * * 第 15 章 稳恒电流的磁场 第4篇 电磁学 (磁场3) §15.4 磁 力 磁场对运动电荷的作用力 大小： 特点：不改变 大小，只改变 方向。 不对 做功。 方向：垂直于 与 构成的平面 1、洛伦兹力 电荷在既有电场又有磁场的区域中运动时，它受总的作用力为 2、带电粒子在均匀磁场中的运动 （1）运动方向与磁场方向平行 + ? = 0 F = 0 粒子作匀速直线运动 （2）运动方向与磁场方向垂直 F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B R + v 作匀速圆周运动 轨道半径 运行周期 F ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B R + v ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）运动方向沿任意方向 B 匀速圆周运动与匀速直线运动的合成 h ? + v 轨迹为螺旋线 螺距 应用： （1）质谱仪 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 （2）磁聚焦 h 近似相等,即粒子经过距离h后,又重新聚在一起。 这种均匀磁场通常靠长直螺线管来实现，螺线管的作用类似光学中的透镜，故称磁透镜（广泛用于电子显微镜和电真空器件中）。 设从均匀磁场的A点发射一束夹角 很小的带电粒子流，若粒子的速度 很接近,则 （3）磁约束 这种磁场称为磁镜 带负电的粒子在非均匀磁场中受的磁力沿轴线的分量阻碍粒子前进 I I 真空室中两端强中间弱的磁场分布 两个磁镜 粒子被约束在两磁镜间振荡 磁瓶 霍尔电势差 （4）霍尔效应 一块通电流I 的导体板,置于磁感应强度为 的均匀磁场中, 导体板与电流垂直的上、下表面上出现电势差。这种现象叫霍尔效应。 霍尔系数 - - - - - - - - - - - - - - - B x y z I I + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - d b U1 U2 ?U - v n是导体中单位体积的载流子数，称为载流子密度。 霍尔效应可用洛仑兹力解释 时， - - - - - - - - - - - - - - - B x y z I I + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - d b U1 U2 ?U - v Fe Fm 达稳定 式中: （1）判别半导体的类型 霍尔效应的应用 两类半导体 判别方法： P型 载流子（空穴）带正电 n型 载流子（电子）带负电 在导体中通电流，并加磁场，测 若电流方向如图所示，测得 ，则该半导体是p型； 若电流方向如图所示，测得 ，则该半导体是n型。 （2）测磁场 + 3、 安培力 安培定律 安培定律 （1）安培定律 电流元 在磁场中受的磁力定义为 方向： 大小： 垂直 与 构成的平面，指向由右手螺旋确定。 载流导线在磁场中受到的磁力称为安培力 任意有限长载流导线受的磁力 实际中，建立坐标，把 分解为 和 若 均匀，导线为直线，则 I ? 的方向垂直电流与 构成的平面向里. 安培力公式写成行列式: 例1：求均匀磁场中一段弯曲载流导线所受的磁力 其所受安培力 在导线上取电流元 此例说明: 均匀磁场中，弯曲载流导线所受磁