物理学磁学(中)

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,*,*,*,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,*,*,*,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,*,*,*,一,、,带电粒子在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力,（洛伦兹力）,运动电荷在电场和磁场中受的力,：,+,第三节,带电粒子在电场和磁场中的运动,二,、,带电粒子在磁场中运动举例,1、匀强磁场,圆周运动的,回旋半径和回旋频率,：,如果,那么粒子做运动：,则,和,2、,磁聚焦,（,洛伦兹力不做功,）,洛伦兹力,与,不垂直,螺距,：,如果,那么粒子将做螺旋运动,回旋半径和回旋频率,：,磁聚焦,在均匀磁场中点,A,发射一束初速度相差不大的带电粒子,它们的,与 之间的夹角 不同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,相交于屏上同一点,此现象称为磁聚焦,.,应用,电子光学,电子显微镜等,.,3,、,电子的反粒子 电子偶,显示正电子存在的云室照片及其摹描图,铝板,正电子,电子,1930,年狄拉克预言自然界存在正电子,1,、,质谱仪,70,72,73,74,76,锗的质谱,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,+,-,速度选择器,照相底片,质谱仪的示意图,三,、,带电粒子在电场和磁场中运动举例,2,、,回旋加速器,1932,年劳伦斯研制第一台回旋加速器的,D,型室,.,此加速器可将质子和氘核加速到1 MeV的能量，为此1939年劳伦斯获诺贝尔物理学奖,。,频率与半径无关,到半圆盒边缘时,回旋加速器原理图,N,S,B,O,N,我国于,1994,年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素,.,3,、,霍耳效应,霍耳系数,I,霍耳电压,+,+,+,+,-,I,+,+,-,P,型半导体,+,-,霍耳效应的应用,（2）,测量磁场,霍耳电压,（1）,判断半导体的类型,+,-,N,型半导体,-,I,+,-,一,、,安培力,：载流导体在磁场中的受力,由,洛伦兹力,公式知导体,中的电子受力为：,第四节,宏观载流体在磁场中的受力,设电子的数密度为,n,，则长,dl,的一段导体中有电子数,dN=nSdl,。,则可知磁场对该段导体的作用力大小为：,但电流强度：,S,另一方面，实验也证实了，有限长载流导线所受的安培力为：,所以我们有,安培力,公式：,线圈所受的安培力：,解：,根据安培定律,方向如图,示，而大小：,因,直导线上所有,电流元,受磁场力,方向一致,方向,如,示,例1、,求长,L,载流,I,的,直导线在匀强磁场,中所受的力。,例2,、,在一沿负,Z,方向的磁场中，有一半径为,R,的半圆形导线，导线平面与xoy平面平行，载流,I,，,求：导线所受的磁场力,解：,根据安培定律,相当于直线,-R+R,所受的力。,合力方向沿,y 轴。,例3、,任意形状的,平面,载流曲线在,均匀,磁场中受力情况如何？,解：,根据安培定律,相当于直线,L,所受的力！,如图,结论,任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力,，,与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同,。,！,换而言之，,闭合,载流线圈在均匀磁场中的受力：,例4、,两条长直平行载流导线相互作用力如何？,其中，,aL,I1、I2 同向,解：,由安培定律：,因各电流元所受之力方向一致，故有：,方向与 一致,同理可求,f12,如图,（可见，两导线互相吸引）,例5、,已知：I1，I2，a，L,，,求,a,L,解：,根据安培定律,方向如图,因各电流元受力方向相同，故有,方向：与 一致,举一反三：,求各边所受的力,求各边所受的力,求圆环所受的力,求轴线上单位长度所受的力,例,6,半径为,R,载有电流,I,2,的导体圆环与,电流,I,1,的,长直导线 放在同一平面内（如图），直导线与圆心相距为,d,，,且,R,d,两者间绝缘,求,作用在圆电流上的磁场力,。,O,d,R,解,O,d,R,.,O,d,R,.,二 磁场作用于载流线圈的磁力矩,如图,，,均匀,磁场中有一矩形载流线圈,MNOP,M,N,O,P,I,线圈有,N,匝时,，,M,N,O,P,M,N,O,P,I,结论:均匀,磁场中，任意形状,刚,性闭合,平面,载流,线圈所受的力和力矩为,与,成,右,螺旋,讨 论,I,B,.,.,.,.,.,I,B,B,I,稳定平衡,不,稳定平衡,（,1,）,与 同向,（,2,）,方向相反,（,3,）,方向垂直,力矩最大,例,7,如图半径为,0.20 m,，电流为,20 A,，可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中，磁感应强度的大小为,0.08 T,，方向沿,x,轴正向,。,问,线圈受力情况怎样？线圈所受的磁力矩又为多少？,I,R,Q,J,K,P,o,解,：,把线圈分为,JQP,和,PKJ,两部分,I,R,Q,J,K,P,o,以,Oy,为轴，,所受磁力矩大小,例,6,、,已知：,求：,I,2,受到的磁力矩？,解：,只考虑直线电流所受磁力矩。,取,，,为自变量,代入得,力矩为,:,2,，,0,END,