大学物理 6.4安培力磁矩洛伦兹力

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.4,安培力 磁矩 洛伦兹力,6.4.1,6.4.2,磁场对载流线圈的力矩 磁矩,6.4.3,洛伦兹力,6.4.4,带电粒子在磁场中的运动,6.4.5,霍尔效应（自学）,1,6.4.1,安培力,1820,年安培通过实验发现：电流元,I,d,l,在磁场中磁感应强度为,B,处所受的磁场力，等于,I,d,l,与,B,的矢量积,磁场对载流导线有力的作用,安培力（磁场力、磁力）,（安培定律）,安培力垂直于电流元的方向，也垂直于磁场方向。如果,d,l,与,B,的夹角为,，则,d,F,的大小为,2,任意形状载流导线,L,在磁场中所受安培力：,载流导线在匀强磁场中所受安培力，等于从起点到终点连接的一根直导线通过相同电流时受到的安培力。,3,如果,a,、,b,两点重合，即导线闭合，则,F,=0,。,在匀强磁场中，任意形状的闭合载流线圈所受安培力的矢量和为零。,只有当磁场不均匀时，安培力的矢量和才可能不为零。,【,例,6.9】,两根平行载流导线的电流方向相同时，相互吸引；电流方向相反时，相互排斥。,4,俯视图,6.4.2,磁场对载流线圈的力矩 磁矩,匀强磁场中，闭合载流线圈所受安培力的矢量和为零，,但载流线圈可能受力矩作用。,导线,ab,和,cd,所受磁力：,大小相等、方向相反，在同一直线上。,5,俯视图,导线,bc,和,ad,所受磁力：,力矩大小：,形成力偶，力臂为,6,：,载流线圈的磁矩,磁矩：,对于,N,匝线圈：,与,I,的方向服从右手螺旋定则,匀强磁场对置于其中的载流平面线圈的力矩，等于线圈的磁矩与磁感应强度的矢量积。,原子中电子的轨道磁矩；质子、中子等也有磁矩。原子核的磁矩，叫核磁矩。,7,定义磁矩在磁场中的势能：,在,与,B,之间夹角由,1,增大到,2,的过程中，外力克服磁力矩做的功,等于磁矩在磁场中势能的增量。,=,/2,：,势能零点,；,=0,：,势能最小；,=,：,势能最大,8,【,例,6.10】,半径为,R,、面电荷密度为,的均匀带电圆盘以角速度,绕对称轴旋转，求圆盘中心处的磁场和圆盘的磁矩。,解,（中心磁场）,（圆盘磁矩）,9,与电荷运动方向垂直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功。,6.4.3,洛伦兹力,1895,年洛伦兹假设：,一个电量为,q,、运动速度为,v,的点电荷，在磁感应强度为,B,处受力,洛伦兹力。,电场和磁场同时存在：, 也叫,洛伦兹力，电磁场对带电粒子的作用。,【,思考,】,洛伦兹力公式,安培定律？,10,粒子在垂直于磁场平面内做圆周运动。洛伦兹力产生圆周运动的法向加速度。,6.4.4,带电粒子在磁场中的运动,横向磁约束：,B,，,R,，磁场很强，带电粒子被约束在一根磁感应线附近很小的范围内,。,回转周期与速度无关 ：,回转半径：,11,纵向磁约束：,非匀强磁场可以抑止带电粒子沿磁场方向的运动,受控热核反应中等离子体的磁约束：,6.4.5,霍尔效应,（自学）,12,