大学物理第15章 真空中稳恒电流的磁场.pptVIP

例1在均匀磁场中放置一半径为R的半圆形导线，电流强度为I，导线两端连线与磁感强度方向夹角?=30°，求此段圆弧电流受的磁力。解：在电流上任取电流元均匀场?=30°方向结论均匀磁场中任意弯曲通电导线ab，所受磁场力为：均匀磁场中任意闭合通电导线（通电线圈），所受磁场力为：abIIab例2如图一圆柱形磁铁N极上方水平放置一半径为R的圆电流I，圆电流所在处磁场的方向均与竖直方向成?角，求圆电流所受磁力解：在圆电流上任取电流元N?YXI方向如图圆电流所在处磁场的大小相同对称性分析得XY1、对载流线圈的作用磁场力.............I取任意正方形边长根据对称性，分析受磁场力和磁力矩的情况合力矩=0二、均匀磁场中的载流线圈以边长为a、电流为I的正方形形载流线圈（其法线方向与I为右手螺旋关系）为例I2、对载流线圈的作用.ABCDI根据磁场力公式可知AD、BC边受力为0则，磁力矩AB、CD边受力大小相等，方向相反（如图所示），为：合力矩≠0或写为：XYI3、结论：载流线圈在均匀磁场中?合力?磁力矩磁偶极矩（磁矩）此力矩力图使的方向转向与的方向一致，当与同向时，。以上结论适合所有闭合电流受磁场力矩的情况。（法线方向与I为右手螺旋关系。）4、磁力矩的功(了解)由?1减小到?2时（d?0）磁力矩做功I?上述结论适用于匀强磁场中任意载流线圈。§15.6带电粒子在磁场中的运动一、带电粒子在磁场中受力洛仑兹力二、带电粒子在磁场中的运动1、R回旋半径回旋周期应用：回旋加速器2.若忽略重力，粒子将保持直线运动状态3.与夹角为螺旋运动半径螺距R应用：磁聚焦磁聚焦——从CRT显示器电子枪中射出的电子束会有一个很小的散射角，使电子束到达荧光显示屏上时形成具有一定直径的圆斑，影响显示的清晰度。但若在水平方向加上一个匀强磁场，当电子枪出口到屏幕的距离等于电子螺旋运动螺距的整倍数时，电子到达屏幕时将重新聚焦于同一点，使屏幕图象保持清晰。在这里，匀强磁场的作用就好象会聚光线的透镜（磁透镜）一样，所以这种会聚电子束的方法又称为磁聚焦。磁透镜也是电子显微镜中的关键部件。?三、非均匀磁场中的带电粒子的运动渐强磁场使粒子发生“反射”，称为磁镜磁瓶应用：高温等离子体的封装BqF§15.7霍耳效应（了解）金属导体h1879年美国物理学家霍耳发现：将一导电板放在垂直磁场中，当通以电流I时，对应图中沿Z方向有电势差。霍耳系数+-1、空穴导电（载流子为正；p型）设载流子电量为q，漂移速率为v，浓度为n当时，为稳定状态2、电子导电（载流子为负；n型）-+-由此可知，在前述情况下：若电子导电（金属）：导体底部电势高于顶部电势；载流子带正电：导体顶部电势高于底部电势。故可通过电压的测定可以确定导体中载流子所带电荷的正负。霍耳效应可以用带电粒子在磁场中受力解释，而精确的解释只能用电子的量子理论。霍耳效应的应用：?判定导电机制?测量未知磁感强度第15章真空中稳恒电流的磁场§15.1基本磁现象及其本质§15.2磁感应强度和磁通量§15.3毕奥－萨伐尔定律§15.4安培环路定理及其应用§15.5磁场对电流的作用§15.6带电粒子在电场和磁场中的运动§15.7霍尔效应§15.1基本磁现象及其本质一、基本磁现象1、条形磁铁磁极磁极中性区2、磁针南北东西NS磁南极磁北极3、磁铁与磁铁之间有相互作用同性相斥，异性相吸4、磁铁与电流之间有相互作用第15章真空中稳恒电流的磁场1820年丹麦奥斯特电流对磁针有作用力I磁铁对电流有作用力电流的磁效应５、电流与电流之间也有相互作用６、通电螺线管的行为与条形磁铁类似ＮＳ二、磁铁和电流在本质上是否一致？十九世纪法国安培的分子环流假说：组成磁铁的最小单元是环形电流，大量的分子电流整齐地排列起来，在宏观上显示出磁性。Ｎ电流磁铁磁性的本源运动电荷运动电荷相互作用磁场§15.2磁感应强度与磁通量一、磁场定义：产生磁力的场叫磁场。运动电荷周围存在磁场。1.磁场的宏观性质：1）对其中的运动电荷有力的作用2）磁场是一