第14章 磁力.ppt

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1、磁力第十四章NSN粒子做直线运动§14.1带电粒子在磁场中的运动一、均匀磁场带电粒子以速度v进入磁场后，受洛伦兹力作用，运动状态发生改变。粒子做匀速圆周运动××××××××××××××××××××××××××××××qR螺距h：例1.如图所示，判断a,b,c三个粒子的带电情况。若带电量及初速度相同，则a,c质量大小如何？abc例2.如图，均匀电场沿x轴正方向，均匀磁场沿z轴正方向，今有一电子在yoz平面沿着与y轴正方向成角的方向以恒定速度运动，则电场与磁场在数值上应满足的关系式是：oyzx§14.2霍尔效应(自学）一、什么是霍尔效应？厚度b,宽为h的导电薄片

2、，沿x轴通有电流强度I，当在y轴方向加以匀强磁场B时，在导电薄片两侧产生一电位差，这一现象称为霍耳效应RH---霍耳系数二、霍耳效应的产生原因q>0++++++++++++此时载流子将作匀速直线运动，同时A，A´两侧停止电荷的继续堆积，从而在A，A´两侧建立一个稳定的电势差。带电粒子在磁场中运动受到洛仑兹力++++++++++++q<0++++++++++++总结(1)q>0时，RH>0,(2)q<0时，RH<0,三、霍耳效应的应用2、根据霍耳系数的大小的测定，可以确定载流子的浓度。n型半导体载流子为电子p型半导体载流子为带正电的空穴1、确定半导体的类型霍耳

3、效应已在测量技术、电子技术、计算技术等各个领域中得到越来越普遍的应用。霍尔系数3、用制好的半导体薄片，能以给定电流，在校准好的条件下，可通过测霍尔电压来测磁感应强度B。用电磁场控制带电粒子的应用常见的还有：*速度选择器*磁透镜*磁镜……一、安培定律安培力：电流元在磁场中受到的磁力——安培定律方向判断右手螺旋载流导线受到的磁力大小§14.3、§14.4载流导线在磁场中受的力和力矩B×取电流元受力大小方向积分结论方向例1、均匀磁场中载流直导线所受安培力例2、均匀磁场中任意形状导线所受的作用力I为恒定电流，故：各段dl的矢量和，等于从a到b的直线段l结论：弯曲导

4、线受的磁场力的总和等于从起点到终点的直导线通以相同电流时所受的磁场力！所求力为：图示情况下，l与B均与纸面平行，故：方向：垂直纸面向内。均匀磁场中，闭合载流回路整体上不受磁力！推论在均匀磁场中任意形状闭合载流线圈受合力为零一般情况下，各电流元受安培力大小与方向都不一样，则求安培力时应将其分解为坐标分量后求和。注意讨论题：分析图中各电荷、载流导线所受的磁场力（1）（2）IIvv例3、在一个圆柱形磁铁N极的正上方水平放置一半径为R的导线环，其中通有顺时针方向(俯视)的电流I。在导线所在处磁场B的方向都与竖直方向成a角，求导线环受的磁力。解：在导线环上选电流元垂直

5、纸面向里。此电流元受的磁力为：方向：在纸面内垂直于磁场B。为方便求解，将dF分解为水平和竖直两个分量dFh和dFz。由于磁场和电流对Z轴的对称性，dF的水平分量dFh的矢量和为零。各电流元dFz方向相同，故圆环受的总磁力的大小为：方向：竖直向上二、磁场对载流线圈的作用一载流线圈半径为R，电流为I，放在一均匀磁场中。线圈平面法线方向(与电流方向符合右手螺旋关系)与磁场的方向夹角为q.1、求磁场力：2、求磁力矩：将磁场分为与线圈法线方向平行、垂直两部分（如图）ZZ均匀磁场中，闭合线圈受力为零！Z×·Z×·×·线圈受的磁力对线圈Z轴产生的磁力矩的大小为：方向为：沿

6、z轴负方向。其矢量表达式为：令①磁矩的大小等于电流所围面积与电流的乘积。当线圈有N匝时，②磁矩是粒子本身的特征之一，原子、电子等微观粒子也有磁矩。注意§14.5平行载流导线间的相互作用力（自学）d求每根导线单位长度线段受另一电流磁场的作用力电流I1在电流I2处产生的磁场为：载有电流I2的导线单位长度线段受的安培力为：同理可得，载有电流I1的导线单位长度线段受的安培力为：方向：同号相吸，异号相斥电流单位“安培”的定义：放在真空中的两条无限长平行直导线，各通有相等的稳恒电流，当导线相距1米，每一导线每米长度上受力为2×10-7牛顿时，各导线中的电流强度为1安培。

7、解：例：求一无限长直载流导线的磁场对另一直载流导线ab的作用力。已知：I1、I2、d、LLxdba