大學(xué)物理穩(wěn)恒磁場(chǎng)3

§1磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力

§2磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力

§3磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用力矩第八章磁力1§1磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力-e·vfm大小:方向：洛侖茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不作功一、運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力洛侖茲力的方向2二、帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1）粒子運(yùn)動(dòng)速度平行磁感強(qiáng)度粒子不受力粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)2）粒子運(yùn)動(dòng)速度垂直磁感強(qiáng)度粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓周半徑3由上式可知圓周運(yùn)動(dòng)半徑與垂直磁場(chǎng)的速度有關(guān)圓周半徑粒子運(yùn)動(dòng)的周期與速度無(wú)關(guān)Bv2v如兩個(gè)質(zhì)子v和2v同時(shí)回到原出發(fā)點(diǎn)43）粒子運(yùn)動(dòng)速度方向任意設(shè)粒子初速度與磁感強(qiáng)度之間夾角為粒子做螺旋運(yùn)動(dòng)粒子在垂直磁場(chǎng)的平面里做圓周運(yùn)動(dòng)同時(shí)又沿磁場(chǎng)方向勻速運(yùn)動(dòng)5螺旋半徑螺距6BAA··應(yīng)用電真空器件中的磁聚焦均勻磁場(chǎng)中，在A處引入帶電粒子束，其發(fā)散角不太大，且速度大致相同；·這些粒子的0幾乎一樣，因而螺距相同；·經(jīng)一周期，所有粒子將重新在A相聚。磁聚焦廣泛用于電真空器件，特別是電子顯微鏡中。7三、霍耳效應(yīng)1879年，霍耳發(fā)現(xiàn)把一載流導(dǎo)體(半導(dǎo)體）放在磁場(chǎng)中，如果磁場(chǎng)方向與電流方向垂直，則在與磁場(chǎng)和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱之為霍耳效應(yīng)。hbBUH實(shí)驗(yàn)結(jié)果載流子的正負(fù)決定的正負(fù)8hbBUH穩(wěn)定時(shí)有：H：霍耳系數(shù)q形成機(jī)制以載流子為正電荷為例說(shuō)明q>0q<0UH

0UH

0?如果載流子為負(fù)電荷呢金屬因其n大所以霍爾效應(yīng)不明顯9測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度霍耳效應(yīng)的應(yīng)用因?yàn)榘雽?dǎo)體的載流子濃度小于金屬電子的濃度且容易受溫度、雜質(zhì)的影響，所以霍耳效應(yīng)是研究半導(dǎo)體的重要方法之一。測(cè)量載流子濃度測(cè)量載流子類型10練習(xí).截面面積為S、形狀為矩形的直的金屬條中通有電流I，置于均勻磁場(chǎng)B中，B垂直于金屬條的前后兩側(cè)面，在圖示情況下金屬條上側(cè)將積累

電荷，若為P型半導(dǎo)體,上側(cè)積累

電荷。SI負(fù)正11二、整個(gè)載流導(dǎo)線受力一、安培定律安培指出，任意電流元在磁場(chǎng)中受力為§2磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用力122.一段導(dǎo)線受力：均勻磁場(chǎng)中

直電流受力？例1.有一段彎曲導(dǎo)線ab

通有電流I，求此導(dǎo)線在如圖所示均勻磁場(chǎng)中受的力？磁場(chǎng)為

均勻場(chǎng)矢量和若是閉合回路，閉合回路在均勻磁場(chǎng)中受力為0。為

恒矢量方向：14IabBR＝2RIB方向：·如15例2.圓柱形磁鐵N極上方水平放置一個(gè)載流導(dǎo)線環(huán)，求其受力。對(duì)稱性分析可知：已知在導(dǎo)線所在處磁場(chǎng)B的方向與豎直方向成角方向鉛直向上16例3.如圖：求I2受I1的作用力。I1I2xxabdF1).在I2上任選I2dl

，求其受I1的dF大小及方向方向如圖2）各dF方向相同3)方向如圖向上17I1I2半徑為R的半圓線圈中通有電流I2

，置于電流為I1的無(wú)限長(zhǎng)的直線電流的磁場(chǎng)中，直線電流恰好過半圓的直徑，兩導(dǎo)線相互絕緣。求半圓線圈受到長(zhǎng)直電流的磁力。R若求1/4圓的受力呢？18例5.一半徑為R的無(wú)限長(zhǎng)半圓柱面導(dǎo)體,載有與軸線上的長(zhǎng)直導(dǎo)線等值反向的電流I。試求軸線上長(zhǎng)直導(dǎo)線單位長(zhǎng)度所受磁力。解：柱面電流線密度j=I

/R半圓柱面上寬度為dl

的窄條在軸線上產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為F19§

3.平面載流線圈在磁場(chǎng)中的受力電流線圈的右旋法線方向?yàn)槭芰η闆r：bc段da段方向相反線圈可視為剛性，兩力抵消20受力情況：但不作用于同一直線上力偶——大小相等方向相反彼此平行的一對(duì)力二者合力為零但組成一個(gè)繞中心軸的力偶矩21線圈所受磁力矩為：載流線圈的

磁矩

大?。簃Bsinq方向：使m轉(zhuǎn)向B方向22推廣：對(duì)均勻磁場(chǎng)中的任意形狀線圈皆成立合力力矩線圈不平動(dòng)N匝載流線圈磁矩線圈將轉(zhuǎn)動(dòng),使m轉(zhuǎn)向B方向例3：求1）線圈受磁力；2）磁力矩；3）線圈如何運(yùn)動(dòng)BIR解：1）2）⊙3）線圈不平動(dòng)，從上往下看，將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)?！?平行電流間的相互作用力如圖所示長(zhǎng)直電流I1和電流I2平行共面，相距為d。？考慮每根導(dǎo)線單位長(zhǎng)度線度受另一電流的磁場(chǎng)的作用力電流I1在電流I2處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)為：導(dǎo)線2單位長(zhǎng)度受力方向如圖方向如圖25電流I2在電流

I1處所產(chǎn)生的磁場(chǎng)為：方向如圖導(dǎo)線1單位長(zhǎng)度受力方向如圖同向電流相互吸引26國(guó)際單位制中電流強(qiáng)度的單位所以在國(guó)際單位制中真空磁導(dǎo)率為：第8章結(jié)束27例.兩條直導(dǎo)線AB、CD互相垂直，如圖所示，但相隔一個(gè)小的距離。其中導(dǎo)線CD能夠以中點(diǎn)為軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)直流電流按圖中所示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線CD將怎樣運(yùn)動(dòng)？IABCDI逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線AB28I1I2I2將如何運(yùn)動(dòng)圓線圈向直導(dǎo)線平移291.如圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形通電線圈，它的平面與磁場(chǎng)平行，在磁場(chǎng)作用下，線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，其方向是（A）ab邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)出紙外。（B）ab邊轉(zhuǎn)出紙外，cd邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)。（C）ab邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)，bc邊轉(zhuǎn)出紙外。（D）ab邊轉(zhuǎn)出紙外，bc邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)。[A]302.如圖所示，Ｉ是穩(wěn)定的直線電流，在它下方有一電子射線管。欲使圖中陰極所發(fā)射的電子束不偏轉(zhuǎn)，可加上一電場(chǎng)。該電場(chǎng)的方向應(yīng)是：(A)豎直向上。(B)豎直向下。(C)垂直紙面向里。(D)垂直紙面向外。[B]313例:一對(duì)同軸的無(wú)限長(zhǎng)空心導(dǎo)體圓筒,內(nèi)、外半徑分別為R1和R2(筒壁厚度可以忽略不計(jì)),電流

I沿內(nèi)筒流去,沿外筒流回,如圖所示。(1)計(jì)算兩圓筒間的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2)求通過長(zhǎng)度為l

的一段截面(圖中的斜線部分)的磁通量。解:(1)由安培環(huán)路定理32(2)在截面上

r處,取寬為dr

,長(zhǎng)l的窄條,其面積dS=ldr則課本P2788.1333~106A應(yīng)用電磁軌道炮原理示意圖炮彈易溶金屬當(dāng)通電后巨大電流（大于4兆安）熔化易溶金屬形成的等離子體受安培力作用彈出炮彈