高二物理競賽磁場高斯定理和安培環(huán)路定理課件

§7.3磁場高斯定理和安培環(huán)路定理無頭無尾，閉合曲線磁力線的性質(zhì)與電流鉸鏈與電流成右手螺旋關(guān)系I直線電流的磁感線圓電流的磁感線I通電螺線管的磁感線磁通量—穿過任意曲面的磁感線數(shù)（單位：韋伯）（符號：Wb）磁場的高斯定理比較穿過任意閉合曲面的磁通量等于零,稱為磁場的高斯定理磁場是無源場靜電場是有源場安培環(huán)路定理在穩(wěn)恒磁場中，磁感強(qiáng)度在閉合曲線上的積分，等于該閉合曲線所包圍的電流的代數(shù)和與真空中的磁導(dǎo)率的乘積。即I2I3l如圖安培環(huán)路定理的應(yīng)用對于一些對稱分布的電流，可以通過取合適的環(huán)路L，利用磁場的環(huán)路定理比較方便地求解場量。(具體實(shí)施，類似于電場強(qiáng)度的高斯定理的解題。)Ir例：無限長載流直導(dǎo)線

電流的密度例：無限大均勻載流平面adcbrr例1密繞長直螺線管內(nèi)部的磁感強(qiáng)度總匝數(shù)為N,總長為L,單位長度內(nèi)匝數(shù)為n，通過穩(wěn)恒電流,電流強(qiáng)度為I分析對稱性,知內(nèi)部場沿軸向方向與電流成右手螺旋關(guān)系LIXPabcd取過場點(diǎn)的每個邊都相當(dāng)小的矩形環(huán)路abcda密繞螺繞環(huán)，匝數(shù)為N。r§7-4磁場對運(yùn)動電荷和載流導(dǎo)線的作用●在普遍的情況下，帶電粒子在電場和磁場中所受的力為電場力與洛倫茲力之和F=qE+qv×B

一、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動粒子做直線運(yùn)動q××××××××××××××××××××××××××××××回旋半徑回旋周期粒子做勻速圓周運(yùn)動螺距h：qR二、霍耳效應(yīng)厚度d,寬為導(dǎo)電薄片，沿x軸通有電流強(qiáng)度I，當(dāng)在y軸方向加以勻強(qiáng)磁場B時(shí)，在導(dǎo)電薄片兩側(cè)產(chǎn)生一電位差，這一現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)原理

設(shè)導(dǎo)電薄片的載流子（參與導(dǎo)電的帶電粒子）電量為q,q受力為：方向：沿Z軸正向大小：(1)如果q>0,其定向速度++++++++++++因?yàn)橛凶饔茫瑐?cè)堆積正電荷，側(cè)出現(xiàn)負(fù)電荷與電流方向同向。所以產(chǎn)生的電場指向顯然對q的作用力:此時(shí)載流子將作勻速直線運(yùn)動，同時(shí)兩側(cè)停止電荷的繼續(xù)堆積，從而在建立一個穩(wěn)定的電勢差兩側(cè)大?。悍较颍貉豘軸負(fù)向當(dāng)時(shí)，即時(shí)，V++++++++由上式可知，霍耳系數(shù)和載流子的濃度n成反比，因此，半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比導(dǎo)體強(qiáng)很多。K

:霍耳系數(shù)，它是和材料的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)可以利用霍耳效應(yīng)電位差判斷載流子電荷的正負(fù)，即半導(dǎo)體的類型（P型還是N型）。安培定律大小方向判斷安培力電流元在磁場中受到的磁力右手螺旋長為L的一段載流導(dǎo)線受到的磁力:此即安培定律的數(shù)學(xué)表示式B1、載流直導(dǎo)線×取電流元受力大小方向積分結(jié)論均勻磁場中載流導(dǎo)線所受安培力方向2、任意形狀導(dǎo)線取電流元受力大小積分取分量1