大学物理f磁力

单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,1,第六章磁力,Magnetic Force,基本磁现象,磁场与磁感应强度,洛仑兹力,霍尔效应,安培力,内容,2,5.3,洛仑兹力,Lorentz Force,磁场对运动电荷的作用力,特点：,不改变的大小，只改变,的方向,q,实验：,3,广义,洛仑兹力：,4,1.,带电粒子在均匀磁场中的运动,q,匀速直线运动,匀速率圆周运动,q,5,q,周期,与速度大,小无关,一般情形,螺旋运动,运动方程,匀速圆周,运动半径,6,2.,带电粒子在非均匀磁场中的运动,q,有指向磁场较弱方向的分量,q,将被反射。,磁镜效应,应用：,磁约束,(,人工核聚变,),三者空间关系要想象,7,B,8,天然磁约束Van Allen辐射带：,p,e,-,地球,第一辐射带,：,质子,(,h,几千,km),第二辐射带：,电子,(,h,几万,km),2001,年发现：赤道上空,400,公里存在一个质子环,9,在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。,绚丽多彩的极光,10,在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。,绚丽多彩的极光,11,5.4,霍尔效应,Hall Effect,In 1879,，,E.H.Hall,发现：,q,+,Q,Q,U,H,I,b,单位体积中的 载流子数目,在磁场中，载流导体上会出现横向（与电流方向垂直）电势差。,霍尔效应,12,应用：,半导体中载流子的正负、浓度,量子霍尔效应,磁感应强度测量,作控制元件,In 1980,，,Klaus von Klitzing,发现：,霍尔电阻,B,0,U,H,(I,恒定,),13,量子理论结果：,以后崔琦等又发现：,在更强磁场下,分数量子霍尔效应,14,1998,年诺贝尔物理学奖获得者之一,崔琦,美籍华人,Daniel C.Tsui,1939,生于河南,分数量子霍尔效应,崔琦和施特默,1982,1998Nobel Prize,15,5.5,安培力,Ampere Force,磁场对载流导线的作用力,L,1.,均匀磁场中,载流导线,b,a,I,16,载流线圈,I,合力：,磁力矩：,载流线圈的磁矩,磁矩定义,：,a,b,c,d,I,S,面积,注,线圈法向单位矢量,与,I,方向成右手螺旋关系,17,N匝,载流线圈的磁矩：,2.,非均匀磁场中的安培力：,在非均匀磁场中，载流线圈所受磁力一般不为零,Note:,18,Chap.5 SUMMARY,的定义,洛仑兹力：,q,(,B,=,F,max,/,qv,),带电粒子在均匀磁场中的运动：,一般情形,19,霍尔效应,在磁场中，载流导体上会出现横向,(,与,电流方向垂直,),电势差,q,+,Q,Q,U,H,I,b,产生机制：,20,安培力：,L,均匀磁场中：,载流导线,b,a,I,21,载流线圈,I,S,面积,非均匀磁场中,：,22,Chap.5 EXERCISES,解：,电子速率,v,=1,10,4,m/s,当它沿X轴正向通过,A,点时,受到沿+Y方向的力,F,=8.01,10,17,N,;当它沿+Y方向以同一速率通过A点时，所受力的Z分量,F,Z,=1.39,10,-16,N,求,A,点的大小和方向。,A,X,Y,Z,23,令 ，则有,又令 ，则有,按题意,按题意,24,综之,方向：,如图,将,“,电子,”,改为质子，其余条件不变，结果？若改为,粒子呢,？,思考,25,-,a,b,答案：,(C),一铜片置于均匀磁场中，其中电子流的方向如图所示，试问下述哪一种情况将会发生？,(A)电子受到洛仑兹力而减速.,(B)铜片上产生涡流.,(C)铜片上,a,、,b,两点间产生电势差,且U,a,U,b,.,(D)铜片上,a,、,b,两点间产生电势差,且U,a,U,b,.,当磁场增强时，该电势差如何变化？,思考,26,r,dr,的圆环，则圆环内相当于有电流,，该电流环所受磁力矩的大小为,，圆盘所受合力矩的大小为,半径为R、电荷面密度为,的均匀带电圆盘，以角速度,在,均匀磁场中旋转轴线与垂直在距盘心为r处，取宽为,d,r,解：,圆环内相当于有,电流,