大學物理課件匯編-ch1032011

1、本章內容,10. 1 磁場力和磁感應強度,10. 2 畢奧薩伐爾定律,10. 3 磁高斯定理,10. 4 安培環(huán)路定理,10. 5 磁場對電流的作用,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動,10. 7 物質的磁性,有限長載流導線所受的安培力,安培定律,意義 磁場對電流元作用的力 ，在數值上等于電流元 的大小 、電流元所在處的磁感強度 大小以及電流元和磁感應強度之間的夾角 的正弦之乘積 , 垂直于 和 所組成的平面, 且 與 同向 .,一 安 培 力,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,例1. 載流導線框在無限長直導線磁場中的受力和運動趨勢,解:,向左,向右,10. 5 磁場對電流的作用

2、chsling,向下,向上,整個線圈所受的合力：, 線圈向左做平動,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,解 取一段電流元,結論 任意平面載流導線在均勻磁場中所受的力 , 與其始點和終點相同的載流直導線所受的磁場力相同.,例 2 求 如圖不規(guī)則的平面載流導線在均勻磁場中所受的力，已知 和 .,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,二、均勻磁場對載流線圈的作用,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,大小相等，方向相反; 不在一條直線上.,大小相等，方向相反; 在一條直線上.,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,合力:,力矩:,1.在勻強磁場中，平面線圈所受的安培

3、力為零，僅受磁力矩的作用.,2. 磁力矩總是力圖使線圈的磁矩轉到和外磁場一致的方向上。,穩(wěn)定平衡,不穩(wěn)定平衡,1） 方向與 相同,2）方向相反,3）方向垂直,力矩最大,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,三、 磁力的功,1. 安培力對運動載流導線的功,方向向右,在有限過程中，磁力所作的功：,安培力所做的功等于電流強度乘以導線所掃過的磁通量,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,有限過程中，磁力矩所作的功:,2. 磁力矩對轉動載流線圈的功,磁力矩所作的元功：,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,1.上述公式也適用于非均勻磁場。 2.勻強磁場中磁力或力矩的功等于磁通量的

4、增量乘以 電流值.,例1 邊長為0.2m的正方形線圈，共有50 匝 ，通以電流2A ，把線圈放在磁感應強度為 0.05T的均勻磁場中. 問在什么方位時，線圈所受的磁力矩最大？磁力矩等于多少？,問 如果是任意形狀載流線圈，結果如何？,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,1.如圖所示，載流直導線ab段長L，流有電流I1，與水平線成角成置，a點與長直導線相距為d，長直導線中流有電流I1，則ab段受到的磁力（ ）,10. 5 磁場對電流的作用 chsling,3. 有電流強度I =10A的圓線圈，放在磁感應強度等于0.015T的勻強磁場中，處于平衡位置。線圈直徑d =12cm，使線圈以它的直

5、徑為軸轉過角 90度，外力所必需作的功A1 = ；如果轉角360度，外力所必需作的功 A2 = 。,2. 如圖，一根載流導線被彎成半徑為R的1/4圓弧，放在磁感強度為B的均勻磁場中，則載流導線ab（電流方向由a到b）所受磁場的作用力的大小_.,0,一 帶電粒子在電場和磁場中所受的力,電場力,磁場力（洛侖茲力）,運動電荷在電場和磁場中受的力,方向：即以右手四指 由經小于 的角彎向 ，拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向.,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,a. 時，帶電粒子不受磁場力； b. 與 之間成 角度時，分解在垂直磁場方向和平行磁場的方向上，按上述兩種情況分析： 勻速

6、率圓周運動+勻速直線運動 = 螺旋運動 回旋半徑: 旋轉周期 : 螺距 :,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,二 帶電粒子在磁場中應用舉例,1 . 回旋半徑和回旋頻率（可求荷質比 ，判斷粒子正負，確定其速度),10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,電子的反粒子 電子偶(洛侖茲力的方向）,顯示正電子存在的云室照片及其摹描圖,1930年狄拉克預言自然界存在正電子,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,2. 磁聚焦,（洛侖茲力不做功）,洛侖茲力,螺距:,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,很小時,近似相等。,例 1 一質子沿著與磁場垂直的

7、方向運動, 在某點它的速率為 . 由實驗測得這時質子所受的洛侖茲力為 .求該點的磁感強度的 大小.,解 由于 與垂直 ，可得,問 1）洛侖茲力作不作功？,2）負電荷所受的洛侖茲力方向？,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,1.強磁場可約束帶電粒子在磁場線附近橫向磁約束,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,在非均勻磁場中，縱向運動受到抑制,使粒子運動發(fā)生“反射” .,2.磁鏡效應：縱向磁約束,熱核反應中的磁約束,非勻強場,線圈,線圈,高溫等離子體,3. 受控熱核聚變中磁鏡的應用,磁瓶: 能約束運動帶電粒子的磁場分布.,地球的磁約束效應 天然磁瓶,10. 6 帶電粒

8、子在磁場中的運動 chsling,霍 耳 效 應,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,三 帶電粒子在電場和磁場中的運動 霍耳效應,霍耳電壓,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,霍耳效應的應用,2）測量磁場,霍耳電壓,1）判斷半導體的類型,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,例 一半導體薄片置于如圖所示的磁場中，薄片中電流的方向向右，判斷上下兩側的霍耳電勢差：,A . 電子導電 B. 電子導電 C. 空穴導電 D. 空穴導電,10. 6 帶電粒子在磁場中的運動 chsling,安培定律,1. 安培力,2. 均勻磁場中，任意形狀剛性閉合平面通電線圈所受的力和力矩為,磁矩,3. 磁力的功( 恒定電流在勻強磁場中）,4. 洛侖茲力,運動電荷在電場和磁場中受的力,練習 半徑為 載有電流 的導體圓環(huán)與電流為 的長直導線 放在同一平面內（如圖