高二物理競賽帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動 課件

一帶電粒子在電場和磁場中所受的力磁場力（洛倫茲力）+1、

帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動電場力磁場力對粒子不做功解題關(guān)鍵：根據(jù)磁場分布的對稱性選取合適的閉合路徑；選取環(huán)路原則：閉合路徑要經(jīng)過研究的場點(diǎn)；該閉合長度便于計算；環(huán)路上各點(diǎn)大小相等，方向與環(huán)路方向一致或垂直；適用于求解具有高度對稱性的磁場的磁感強(qiáng)度

物理意義：磁場是無源的

磁場高斯定理安培環(huán)路定理

在真空的恒定磁場中，磁感強(qiáng)度沿任一閉合路徑的積分的值，等于乘以穿過該閉合路徑的各電流的代數(shù)和.

電流

正負(fù)的規(guī)定：與成右螺旋時，為正；反之為負(fù).注意說明：安培環(huán)路定理1.回路上任意點(diǎn)的磁場，取決于所有的電流，而不論該電流是否包含在回路中2.磁場的回路積分只與回路包圍的電流有關(guān)，而與外邊的電流無關(guān)3.磁場的環(huán)流一般不等于零，說明磁場屬于非保守場，也稱為有旋場例題12-7

用安培環(huán)路定理計算無限長直電流的磁場o解：磁場沿圓切線方向，以圖中的圓為積分路徑，使用安培環(huán)路定理，有：例題12-8

計算半徑為R、均勻分布有電流強(qiáng)度為I0的載流長直圓柱體的磁場解（1）對稱性分析

與圓柱體同軸的圓周上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小處處相等；

圓柱體內(nèi)外空間的磁感線是一系列同軸圓周線。（2）

以圓周為積分回路，半徑為r，取環(huán)路方向與磁場方向同向I是通過圓周的電流，因此

使用安培環(huán)路定理，有電流密度（3）

以圓周為積分回路，半徑為r，取環(huán)路方向與磁場方向同向載流圓柱體的磁場

例題12-9

計算無限長直載流螺線管內(nèi)部的磁場。設(shè)電流強(qiáng)度為I，匝數(shù)密度為n。解：對稱性分析：無限長螺線管外部磁場忽略不計，內(nèi)部磁場沿著管軸向，且磁場分布是均勻的(b)為通過螺線管軸線的剖面圖，在該平面作一個矩形回路，線段平行于軸線。在該回路上使用安培環(huán)路定理，有

n：匝數(shù)密度，即單位長度線圈的匝數(shù)運(yùn)動電荷在電場和磁場中受的力注意：（2）由于，因此洛倫茲力不改變運(yùn)動電荷速度的大小，只能改變運(yùn)動電荷速度的方向，使路徑發(fā)生彎曲。（1）洛倫茲力永遠(yuǎn)不會對運(yùn)動電荷做功1

回旋半徑和回旋頻率2

普遍情形洛倫茲力

與不垂直螺距1

質(zhì)譜儀7072737476鍺的質(zhì)譜...................................................................-＋速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖2回旋加速器1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室.

此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲諾貝爾物理學(xué)獎.周期與半徑無關(guān)到半圓盒邊緣時回旋加速器原理圖NSBO~N霍耳系數(shù)霍爾電壓霍耳效應(yīng)的應(yīng)用（了解）(1)

通過霍耳系數(shù)的測量,可以確定導(dǎo)體內(nèi)的載流子的濃度n。（2）判斷半導(dǎo)體的類型I++++---P型半導(dǎo)體+-+++---N型半導(dǎo)體-I+-（3）霍爾元件一安培力安培定律

有限長載流導(dǎo)線所受的安培力

電流元所受力安培定律軌道炮（電磁炮）

軌道炮是一種利用電流間相互作用的安培力將彈頭發(fā)射出去的武器。例題12-14

均勻磁場中，有一個半圓形載流導(dǎo)線，計算其受力解：積分得導(dǎo)