大学物理-多媒体课件 -04 电流和磁力(自学).ppt

《大学物理-多媒体课件 -04 电流和磁力(自学).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第14章电流与磁力(自学)§1磁场对载流导线的作用力安培力§2磁场对载流线圈的作用力矩§3磁场对运动电荷的作用力洛仑兹力1二.整个载流导线受力§1磁场对载流导线的作用力安培力一.安培定律安培指出，任意电流元在磁场中受力为2例1如图所示长直电流I1和长为L的电流I2平行共面，相距为a。求I2受I1的磁场力。解：在电流上任取一电流元电流I1在电流元处磁感强度为方向垂直纸面向里安培力由于各电流元受力方向相同所以，合力方向指向I1（如图）3合力大小：由于各电流元处磁感强度相同代入数据得#4例2如图所示长直电流I1和长为L的电流I

2、2垂直共面相距为a求I2受I1的磁场力解：建坐标系如图在坐标x处取电流元安培力电流I1在x处磁感强度为方向如图5安培力大小为因为各电流元受力方向相同，所以大小直接相加合力为：方向：垂直电流I2平行电流I16一.载流线圈在均匀磁场中的力矩*二.载流线圈在均匀磁场中得到的能量三.与静电场对比磁场静电场§2磁场对平面载流线圈的作用力矩7一.洛仑兹力磁场对运动电荷施以的磁场力是洛仑兹力其表达式为：式中：点电荷运动速度点电荷处于场点处的磁感强度点电荷电量§3磁场对运动电荷的作用力洛仑兹力8由于：所以：洛仑兹力对施力点电荷不作功如图

3、所示点电荷受到磁场施以的洛仑兹力大小为9二.霍尔效应1.霍尔效应：在磁场中，载流导体或半导体上出现横向电势差的现象2.霍尔电压：霍尔效应中产生的电势差上图中导体上下两端面出现电势差1879年美国物理学家霍尔发现103.形成机制以载流子为正电荷为例说明设载流子速度为洛仑兹力大小为从而上端积累了正电荷下端积累了负电荷洛仑兹力使载流子横向漂移出现电荷积累使载流子漂移11由于电荷的积累，形成静电场－霍尔电场洛仑兹力与电场力平衡载流子不再漂移上下两端形成电势差电荷受电力电势差为124.霍尔系数霍尔电阻由电流强度的定义有单位体积中的

4、粒子数霍尔系数霍尔电阻13三.带电粒子在磁场中运动1.带电粒子在均匀磁场中运动设均匀磁场磁感强度为带电粒子质量为m电量为q为了使物理图像清晰我们分三种不同情况分别说明1）粒子运动速度平行磁感强度2）粒子运动速度垂直磁感强度3）粒子运动速度方向任意设粒子初速度为141）粒子运动速度平行磁感强度粒子不受力粒子做匀速直线运动2）粒子运动速度垂直磁感强度粒子做匀速圆周运动圆周半径由得15由上式可知圆周运动半径与垂直磁场的速度有关速度大的粒子圆周半径大速度小的粒子圆柱半径小圆周半径粒子运动的周期由上式可知同种粒子（m/q相同）不管

5、其垂直磁场方向的速度如何在同样均匀磁场中圆周运动的周期相同与速度无关163）粒子运动速度方向任意将上述两种情况综合设粒子初速度与磁感强度之间夹角为粒子做螺旋运动粒子在垂直磁场的平面里做圆周运动同时又沿磁场方向匀速运动17螺旋半径螺距应用1）电真空器件中的磁聚焦电子枪发射出一束电子这束电子动能几乎相同准直装置保证各电子动量几乎平行于磁感线由于发散角小，所以各电子各螺距相同18每经过一个周期大家（电子束）再相会2）质谱仪同位素分离BAA··+19*2.带电粒子在非均匀磁场中运动在非均匀磁场中带电粒子运动的特征：1）向磁场

6、较强方向运动时螺旋半径不断减小根据是：非均匀磁场20非均匀磁场2）粒子受到的洛仑兹力恒有一个指向磁场较弱方向的分力从而阻止粒子向磁场较强方向的运动效果：可使粒子沿磁场方向的速度减小到零从而反向运动21应用1）磁镜等离子体线圈线圈磁场：轴对称中间弱两边强粒子将被束缚在磁瓶中磁镜：类似于粒子在反射面上反射（名称之来源）在受控热核反应中用来约束等离子体222）极光由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象23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

7、的极光243）磁流体船B电流BF海水进水出水发动机接发电机IF电极第三部分结束25