《恒定磁场》PPT课件(I)

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1、§7.6磁场对运动电荷的作用7-6-1带电粒子在磁场中的运动说明：1.洛伦兹力F的方向垂直于v和B所确定的平面。2.洛伦兹力F不能改变带电粒子速度v的大小，只能改变其运动方向。1.运动方向与磁场方向平行=0F=0+Bv结论：带电粒子做匀速直线运动。周期：频率：带电粒子做匀速圆周运动，其周期和频率与速度无关。结论：2.运动方向与磁场方向垂直vF+BR运动方程：3.运动方向沿任意方向半径：周期：螺距：结论：螺旋运动：匀速直线运动：匀速圆周运动7

2、-6-3电磁场控制带电粒子运动的实例+++++++++++++--------------1.速度选择器+2.汤姆孙实验电子动能：电子束打在屏幕中央的条件：电子的比荷：电子的质量：3.霍耳效应1879年，霍尔（E.H.Hall，1855－1936）发现，把一载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差。这一现象称为霍耳效应，这电势差称为霍耳电势差。+++++++++++++++-----

3、--------------V1V2II动态平衡时：xyzV-----------II+++++++++++-----------dbB-vRH称为霍耳系数霍耳系数RH与载流子密度n成反比。在金属中，由于载流子密度很大，因此霍耳系数很小，相应霍耳效应也很弱。而在一般半导体中，载流子密度n较小，因此霍耳效应也较明显。令：如果载流子带正电荷，则+-PN4.质谱仪质谱仪是研究物质同位素

4、的仪器。RN：为粒子源P：为速度选择器§7.7磁场对载流导线的作用7-7-1载流导线在磁场中受的力设：载流子数密度n电流元截面积S电流元中的电子数nSdl载流子电荷量q作用在电流元上的作用力：安培定律：安培力：磁场对电流的作用力安培力的基本计算公式：例1计算长为L的载流直导线在均匀磁场B中所受的力。IB解：rxI2I1例2无限长直载流导线通有电流I1，在同一平面内有长为L的载流直导线，通有电流I2（如图所示）。求长为L的导线所受的磁场力。解：dxxldlaI1I2平行电流间的相互作用单位长度受力：

5、电流单位：“安培”的定义设：I1=I2=1A，a=1m单位长度导线受到的磁场力：aI1I2F12F21两平行长直导线相距1m，通过大小相等的电流，如果这时它们之间单位长度导线受到的磁场力正好是210-7N·m时，就把两导线中所通过的电流定义为“1安培”。IIIIbl2acdl17-7-2载流线圈在磁场中所受的磁力矩结论：平面载流线圈在均匀磁场中所受的安培力的矢量和为零。磁场对线圈作用的磁力偶矩大小：为线圈面积N匝线圈：线圈磁矩：线圈所受磁力偶矩：注意：上式对均匀磁场中任意形状的平面载流线圈都适用。

6、力偶臂:讨论：（1）θ=0时，M=0，线圈处于稳定平衡状态。（2）θ=90时，M=Mmax=NBIS（3）θ=180时，M=0，线圈处于非稳定平衡状态。载流线圈在磁场中转动时磁场力的功力矩的功：磁力矩：θ例4有一半径为R的闭合载流线圈，通过电流I。今把它放在均匀磁场中，磁感应强度为B，其方向与线圈平面平行。求：（1）以直径为转轴，线圈所受磁力矩的大小和方向；（2）在力矩作用下，线圈转过90°，力矩做了多少功？解：解法一作用力垂直于线圈平面IRdl力矩的功：力矩：解法二：线圈转过90°时，

7、磁通量的增量为§7.8磁介质7-8-1物质的磁性当一块介质放在外磁场中将会与磁场发生相互作用，产生一种所谓的“磁化”现象，介质中出现附加磁场。我们把这种在磁场作用下磁性发生变化的介质称为“磁介质”。设：外场的磁感应强度为B0；介质磁化后的附加磁场为B´磁介质中的磁感应强度：相对磁导率：令：=0r称为磁导率真空螺线管的磁场：介质螺线管的磁场：四类磁介质：（1）顺磁性介质：介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场B0同向。B>B0,r>1（2）抗磁性介质：介质磁化后呈弱磁性。附加磁场B与外场B0反

8、向。B>B0,r>>1（4）完全抗磁体：（r＝0）：B＝0，磁介质内的磁场等于零（如超导体）。磁介质种类种类温度相对磁导率r＜1铋汞铜氢（气）293K293K293K1-16.6×10-51-2.9×10-51-1.0×10-51-3.89×10-5r＞1氧（液）氧（气）铝铂90K293K293K293K1+769.9×10-51+334.9×10-51+1.6