最新11真空中的稳恒磁场解读课件PPT.ppt

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1、11真空中的稳恒磁场解读一切磁现象都起源于电荷的运动。磁相互作用归结为运动电荷之间的相互作用。11.1磁相互作用11.1.1基本磁现象磁性磁极：两极永远共存；同号磁极相斥，异号磁极相吸。NSSN11.1.2安培假说分子电流观点和磁荷观点北极N南极S规定：各点的切线方向B的方向磁感应强度B11.3.1磁感应线性质:(1)磁感应线不会相交；11.2磁场磁感应强度磁场运动电荷运动电荷（磁感应线数密度）(2)是围绕电流的闭合曲线。IBIB大小：11.3磁通量磁场的高斯定理B⑵载流圆线圈轴线上的磁场XIdldBαxrPOαR0时，一段圆弧电流：I11.4.2安培环路定理表明磁场是有旋场。LI1I2I3应

2、用：分析磁场对称性；选定适当的安培环路。各电流的正、负:I与L呈右手螺旋时为正值；反之为负值。对于真空中的稳恒磁场:问题的提出：(1)均匀载流长直圆柱导体的磁场分布。r＜R时，r＞R时，IBOrR取以轴线为中心的圆为安培环路磁场分布具有圆柱面对称性，(2)载流长直螺线管的磁场分布。a取矩形安培环路⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙bcd管内是均匀磁场。分析磁场的对称性：管外为零；管内沿轴向。所以(3)载流螺绕环的磁场分布。对于细螺绕环：取圆形安培环路⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙环外：环内：磁场的分布具有圆对称性：，环内是均匀磁场。一个以恒定速度v运动的电荷在空间任一场点产生的电场和磁

3、场之间的关系为，此式适用于一切速度。11.5运动电荷的磁场.BvxyzEθ适用于的情况。：只能改变v的方向，不能改变v的大小。11.6.1洛仑兹力——洛仑兹力运动带电粒子所受的磁场力为：11.6带电粒子在电磁场中的运动运动带电粒子在电磁场中所受的电磁力为：回旋半径：(1)若v∥B，F=0，(2)若v⊥B，F=qvB，匀速率圆周运动。T、f与R和v无关！11.6.2带电粒子在均匀磁场中的运动匀速直线运动。回旋周期：回旋频率：粒子沿螺旋线运动！B磁聚焦(3)若v与B夹角θ，螺距：回旋半径：{这就是磁聚焦的原理。应用于磁透镜、电子显微镜等。R和h变化的螺旋运动:当粒子向磁场较强处螺旋前进时，它受到的

4、磁场力有一个和前进方向相反的分量这一分量有可能最终使粒子的前进速度※非均匀磁场：减小到零，并继而沿反方向运动。强度逐渐增加的磁场能使粒子发生“反射”，因而把这种磁场分布叫做磁镜。用两个电流方向相同的线圈产生一个中间弱、两端强的磁场，平行于磁场方向的速度分量不太大的带电粒子将被约束在这两个磁镜间的磁场内来回运动而不能逃脱。这种能约束带电粒子的磁场分布叫磁瓶。在现代研究受控热核反应的实验中，需要把很高温度的等离子体限制在一定空间区域内。在这样的高温下，所有固体材料都将化为气体。上述磁约束就成了达到这种目的的常用方法之一。磁镜装置的缺点是总有一部分纵向速度较大的粒子从两端逃掉。为避免这一缺点，目前主

5、要受控热核装置带电粒子的磁约束中都采用如图(b)所示的环形磁场结构（环形磁瓶）。磁约束现象也存在于宇宙空间中。地球的磁场是不均匀磁场：从赤道到地磁的两极磁场逐渐增强。因此地磁场是一个天然的磁捕集器，它能俘获范·阿仑辐射带宇宙射线中的电子和质子形成一个带电粒子区域。这一区域叫范·阿仑辐射带。它有两层,内层在地面上空800km到4000km处，外层在60000km处。在范·阿仑辐射带中的带电粒子就围绕地磁场的磁力线作螺旋运动而在靠近两极处被反射回来。这样，带电粒子就在范阿仑辐射带中来回振荡直到由于粒子间的碰撞而被逐出为止。有时，由于太阳表面状况的变化（如黑子大小的变动），地磁场的分布会受到严重的影

6、响，而使大量的带电粒子在两极附近漏掉。光彩绚丽的极光就是这些漏出的带电粒子进入大气层时形成的。(1)回旋加速器11.6.3带电粒子在电磁场中的运动实例(2)质谱仪(3)霍耳效应BAA′I+F洛+－霍耳电压霍耳系数11.7磁场对载流导线的作用力II=envSBdl磁场对电流元的作用力：该式称为安培定律。所以整个载流导线所受的磁场作用力为×××××××××××××××θdl×××××××××××××××[例11.1]求半圆形载流导OXYdFR[解]lF同理可求得任意平面载流取电流元线在均匀磁场中所受的力。，所以dF=IdlBIdl，BB由于对称，导线在均匀磁场中受力。Pm=IS=ISnθ11.8磁

7、场对平面载流线圈的作用InnIl1l2OO′BθF1nl1F2B⊙线圈所受力偶(矩)：对任意形状的平面载流线圈：磁力矩：因为在均匀磁场中：磁矩[例11.2]　亥姆霍兹线圈在实验室中，常应用亥姆霍兹线圈产生所需的不太强的均匀磁场。特征是由一对相同半径的同轴载流线圈组成，当它们之间的距离等于它们的半径时，RO1RQ1PO2Q2R试计算两线圈中心处和轴线上中点的磁感应强度。从计算结果将看到，这时在两线圈