第7章稳定磁场ppt课件.ppt

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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、洛仑兹力F的方向垂直于v和B所确定的平面。2、洛仑兹力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：带电粒子作匀速直线运动。周期：频率：带电粒子作匀速圆周运动，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：a向心=v2/RF向心=ma向心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(1)磁聚焦带电粒子q以速度v进入均匀磁

2、场后，作螺旋线运动：螺距：半径：A●●A′一束发散角不太大，速度大致相同的带电粒子，从A点进入，磁场则：各粒子的螺距h相等，R不相等各粒子经历一个回旋周期后会聚到A′点——磁聚焦(2)磁约束－一般带电粒子在非均匀磁场也作螺旋线运动：但是：常量常量B↑R↓h↓磁镜磁瓶注：平行磁场方向的速度分量较大的粒子，可能从两端逃逸出去7-6-2电磁场控制带电粒子运动的实例1、速度选择器Fm+++++++++++++--------------E+vFe2.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

3、的质量：3.霍耳效应B1879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。+++++++++++++++-------------------V1V2II动态平衡时：xyzV-----------II+++++++++++-----------dbB-vFeFmRH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

4、，因此霍耳效应也较明显。令：如果载流子带正电荷，则霍尔效应的现代应用测试半导体的类型n型电子导电p型空穴导电测磁场：目前测磁场常用的高斯计；可计算载流子浓度；BI++++++++BI++++++++P型半导体载流子为带正电的空穴n型半导体载流子为电子判断半导体类型：4.质谱仪质谱仪是研究物质同位素的仪器。RN：为粒子源P：为速度选择器+-PNB§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电流元中的电子数nSdl作用在电流元上的作用力

5、：++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++BFLIvF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：×××××××××××××××××××××××××××B例2.有一半径为R的半圆形导线，通有电流I，它处于一磁感应强度为B的匀强磁场之中。求：安培力。dFyxORIθθddlI解：rxI2I1例3.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：dxxldFdl

6、aI1I2平行电流间的相互作用单位长度受力：dF12dl1B2dF21dl2B1电流强度单位：“安培”的定义设：I1=I2=1A，a=1m单位长度导线受到的磁力：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”。求下列电流之间的相互作用：①②④⑤7-7-2载流线圈在磁场中所受的磁力矩IIIIbl2acdl1F1F2FadFbcB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：

7、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。力偶臂:IIIIbl2acdl1F1F2B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。力矩M最大..力矩M最小非稳定平衡稳定平衡磁力矩总是使线圈或偶极子转向外磁场方向，与此类似，电偶极子在电场中受到力矩使其转向电场方向。3º平面线圈在磁场中的几种情况2º无论线圈什么形状，均匀磁场对它的作用只取决于m，m相同的线圈受B的作用完全相同。B●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●