大学物理 第七章 恒定磁场（三）.ppt

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1、1一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+7-7带电粒子在电场和磁场中的运动2二带电粒子在磁场中运动举例1回旋半径和回旋频率3应用：磁聚焦回旋加速器质谱仪42磁聚焦（洛伦兹力不做功）洛伦兹力与不垂直螺距5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.6⊙由同一点（小孔）射出来的带电粒子，无论v⊥的方向和大小怎样，只要v//相同，经过一个周期，都将汇聚于同一点上。73电子的反粒子电子偶宇宙射线穿

2、过云室中铅板显示正电子存在的云室照片图铅板正电子电子1930年狄拉克(英)预言自然界存在正电子。1932年安德森(美)发现正电子，并于1936年获诺贝尔奖。质量相等、电荷等量异号——电子偶（电子对）81质谱仪（分析同位素）7072737476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阿斯顿(英)并于1919创，1922年获诺贝尔化学奖。同位素：同属于某一化学元素，其原子具有相同数目的电子，原子核也具有相同数目的质子，但却有不同

3、数目的中子。(氢:氕、氘和氚)92回旋加速器1932年劳伦斯(美)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1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获诺贝尔物理学奖.1011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.123霍耳效应13霍耳系数I霍耳电压++++++-----14I++++---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+-15一安培力S洛伦兹力安培力7-8载流导线在磁场中所受的力16有限长载流导线所受的安培力17例1如图一通有电流的闭合回路放在磁感应强度为的均匀磁场中，回路

4、平面与磁感强度垂直.回路由直导线AB和半径为的圆弧导线BCA组成，电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力.ABCo18根据对称性分析解ABCo19由于ABCo因故20解取一段电流元例2求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知和.PL21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.PL22例3半径为载有电流的导体圆环与电流为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

5、OPMNOPI27线圈有N匝时M,NO,PMNOPI力矩28IB.....................IB××××××××××××××××××××××××BI稳定平衡不稳定平衡讨论（1）与同向（2）方向相反（3）方向垂直力矩最大29结论:均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的磁力和力矩为与成右螺旋0pqq==稳定平衡非稳定平衡磁矩30一磁介质磁化强度介质磁化后的附加磁感强度真空中的磁感强度磁介质中的总磁感强度1磁介质铁磁质（铁、钴、镍等）顺磁质抗磁质（铝、氧、锰等）（铜、铋、氢等）弱磁质7-9磁场中的磁介质强磁质磁性材料电介质:31分子圆电流和磁矩无外磁场顺磁质的磁化有外磁场顺磁

6、质内磁场2顺磁质和抗磁质的磁化32无外磁场时抗磁质分子磁矩为零抗磁质内磁场同向时反向时抗磁质的磁化理论研究表明:电子轨道半径不变，向心力增加，运动速度加快，这就等效于产生一个向下的附加磁矩.附加磁场总是与外磁场方向相反——抗磁质333磁化强度分子磁矩的矢量和体积元单位（安/米）意义:磁介质中单位体积内分子的合磁矩电极化强度分子电矩的矢量和单位（库/米2）磁化强度:344磁化电流(束缚电流)(电介质:极化电荷束缚电荷)长直螺线管内部充满均匀的各向同性介质，将被均匀磁化。均匀磁场顺磁质螺线管截面分子磁矩的取向一致，介质内部任一位置两相邻分子电流流向相反，相互抵消，只有边缘各点未被抵消，等效于一介

7、质柱面上的电流，这些表面电流称为“磁化电流”。以长直螺线管内的各向同性磁介质磁化为例可以证明5磁化强度与磁化电流的关系磁化电流密度：IS6磁场强度利用：有：即：定义：为磁场强度二有磁介质时的安培环路定理在任何磁场中，磁场强度矢量H沿任一闭合路径的线积分（H的环流），等于此闭合路径所围绕的传导电流的代数和。——安培环路定理的普遍形式，无论有无磁介质都适用。当没有磁介质时，磁化强度38三有磁介质时的高斯定理有磁介