高二物理競(jìng)賽磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用課件

1第六章穩(wěn)恒磁場(chǎng)§6.1

電流電動(dòng)勢(shì)§6.2

磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度§6.3

安培環(huán)路定理§6.4

磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線的作用§6.5

磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用§6.6

磁介質(zhì)2§6.5磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用一、洛倫茲力

荷蘭物理學(xué)家洛侖茲從實(shí)驗(yàn)總結(jié)出運(yùn)動(dòng)電荷所受到的磁場(chǎng)力其大小和方向可用下式表示安培力的微觀本質(zhì)是運(yùn)動(dòng)電荷受到的磁場(chǎng)力的集體宏觀表現(xiàn)因此,3靜電荷運(yùn)動(dòng)電荷靜電場(chǎng)電場(chǎng),磁場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)

學(xué)習(xí)方法：類比法穩(wěn)恒電場(chǎng)穩(wěn)恒電流42.積分回路不環(huán)繞電流AB53.積分回路環(huán)繞多個(gè)載流導(dǎo)線I4I5I1I2I3

若電流流向與積分環(huán)路構(gòu)成右手螺旋，I取正值；反之，I取負(fù)值.6

在真空中的穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B沿任意閉合曲線的積分(環(huán)流)，等于該閉合曲線所環(huán)繞的電流的代數(shù)和的0倍.稱為磁場(chǎng)中的安培環(huán)路定理說(shuō)明：(1)B是dl處的總磁場(chǎng)(2)只適用于穩(wěn)恒電流(閉合或延伸到∞)I1>0I2<0LS(3)右螺旋關(guān)系確定I內(nèi)i的有正、負(fù)；(4)說(shuō)明磁場(chǎng)是非保守場(chǎng)，有旋場(chǎng)。7二、安培環(huán)流定理的應(yīng)用求磁感應(yīng)強(qiáng)度1.

分析磁場(chǎng)分布的對(duì)稱性或均勻性。2.

選擇一個(gè)合適的積分回路3.

再由求得B81.無(wú)限長(zhǎng)圓柱載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)分布圓柱體半徑R，電流為II分析對(duì)稱性

電流分布——軸對(duì)稱P0prds1ds1磁場(chǎng)分布——軸對(duì)稱9B的計(jì)算取同軸圓周為積分回路IPr>Rr<R10討論：分布曲線BRr0

長(zhǎng)直載流圓柱面。已知：I、RrROB112.長(zhǎng)直載流螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)分布

已知：I、n(單位長(zhǎng)度導(dǎo)線匝數(shù))對(duì)稱性分析：

管內(nèi)為均勻場(chǎng),方向與螺線管軸線平行.

管的外面，磁場(chǎng)強(qiáng)度忽略不計(jì).B的大小的計(jì)算:作矩形環(huán)路abcd,如圖abcd123.載流環(huán)形螺線管內(nèi)的磁場(chǎng)分布已知：I、R1、R2,

N導(dǎo)線總匝數(shù)分析對(duì)稱性磁力線分布如圖0作積分回路如圖方向右手螺旋計(jì)算環(huán)流利用安培環(huán)路定理求13BrO說(shuō)明：①B是所有電流共同產(chǎn)生的環(huán)路外部的電流只是對(duì)積分∮LB·dl無(wú)貢獻(xiàn).②當(dāng)B無(wú)對(duì)稱性時(shí)，安培環(huán)路定理仍成立只是此時(shí)因B不能提出積分號(hào)外，利用安培環(huán)路定理已不能求解B，必須利用畢奧－薩伐爾定律及疊加原理求解.14(1)fm⊥(u,B)所組成的平面。

fm對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功.(2)關(guān)于正負(fù)電荷受力方向(3)

電荷在電場(chǎng)和磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受的合力：電場(chǎng)力磁場(chǎng)力——洛侖茲關(guān)系式15二、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(忽略重力)1.粒子速度2.粒子速度u0u0fm=qu0B回轉(zhuǎn)半徑回轉(zhuǎn)周期回轉(zhuǎn)頻率T和u與R及速度無(wú)關(guān)163.粒子速度與成θ角θ回轉(zhuǎn)半徑

回轉(zhuǎn)周期螺距17三、霍耳效應(yīng)1879年，年僅24歲的美國(guó)物理學(xué)家霍耳首先發(fā)現(xiàn)，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，寬度為b，厚度為d片狀金屬導(dǎo)體，當(dāng)通有與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直的電流I時(shí)，在金屬片兩側(cè)出現(xiàn)電勢(shì)差UH，，如圖示，此種效應(yīng)稱為霍耳效應(yīng)，電勢(shì)差UH稱為霍耳電勢(shì)差BIU1U2dbRH---霍耳系數(shù)實(shí)驗(yàn)表明：UH與導(dǎo)體塊的寬度b無(wú)關(guān)18帶負(fù)電的載流子的金屬導(dǎo)體為例IMN霍耳系數(shù)的微觀解釋

附加電場(chǎng)EH:平衡時(shí)電流強(qiáng)度為19說(shuō)明:(1)e<0時(shí)，kH<0,(2)e>0時(shí)，kH>0,(3)kH與載流子濃度n成反比：半導(dǎo)體中霍耳效應(yīng)比金屬中顯著。20六、鐵磁質(zhì)1.磁化曲線裝置：環(huán)形螺繞環(huán)，鐵磁質(zhì)，磁通計(jì)原理:

勵(lì)磁電流I;

用安培定理得H對(duì)未被磁化的材料,

電流從零開(kāi)始:I

H(=nI)BBH0BmHsa12BH是非線性關(guān)系。B有飽和現(xiàn)象21由可以得出

rH曲線rH0rm可以看出

r不是常數(shù)。但是在給定了

r值的情況下，有仍說(shuō)B

與

H

成正比。22初始磁化曲線.......矯頑力飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度磁滯回線剩磁2.磁滯回線23磁滯回線--不可逆過(guò)程B的變化落后于H，從而具有剩磁，即磁滯效應(yīng)。每個(gè)H對(duì)應(yīng)不同的B與磁化的歷史有關(guān)。在交變電流的勵(lì)磁下反復(fù)磁化使其溫度升高的磁滯損耗與磁滯回線所包圍的面積成正比。鐵磁體于鐵電體類似；在交變場(chǎng)的作用下，它的形狀會(huì)隨之變化，稱為磁致伸縮（10-5數(shù)量級(jí)）它可用做換能器，在超聲及