普通物理學(xué)(程守洙 江之永主編) 8

P*一畢奧—薩伐爾定律(電流元在空間產(chǎn)生的磁場(chǎng))真空磁導(dǎo)率任意載流導(dǎo)線在點(diǎn)P

處的磁感強(qiáng)度磁感強(qiáng)度疊加原理上學(xué)期知識(shí)回顧PCD無(wú)限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁場(chǎng).IBIBX上學(xué)期知識(shí)回顧Ip*圓形載流導(dǎo)線的磁場(chǎng).上學(xué)期知識(shí)回顧op+++++++++++++++載流直螺線管的磁場(chǎng)無(wú)限長(zhǎng)的螺線管

上學(xué)期知識(shí)回顧二、磁感線

規(guī)定：曲線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度

B的方向，曲線的疏密程度表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度B的大小.磁場(chǎng)中某點(diǎn)處垂直矢量的單位面積上通過(guò)的磁感線數(shù)目等于該點(diǎn)的數(shù)值.電流磁感應(yīng)線與電流套連閉合曲線(磁單極子不存在)互不相交方向與電流成右手螺旋關(guān)系磁感線的特點(diǎn)上學(xué)期知識(shí)回顧I直線電流的磁感線I圓電流的磁感線II通電螺線管的磁感線一對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線+上學(xué)期知識(shí)回顧閉合曲面的磁通量通過(guò)電場(chǎng)中某一個(gè)面的磁感線數(shù)叫做通過(guò)這個(gè)面的磁通量.上學(xué)期知識(shí)回顧三磁通量

穿過(guò)任意閉合曲面S的總磁通必然為零，這就是磁場(chǎng)的高斯定理。說(shuō)明磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)。四、磁場(chǎng)的高斯定理由磁感應(yīng)線的閉合性可知，對(duì)任意閉合曲面，穿入的磁感應(yīng)線條數(shù)與穿出的磁感應(yīng)線條數(shù)相同，因此，通過(guò)任何閉合曲面的磁通量為零。磁場(chǎng)的高斯定理上學(xué)期知識(shí)回顧五、安培環(huán)路定理o安培環(huán)路定理一帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中所受的力磁場(chǎng)力（洛侖茲力）+大?。?/p>

方向：

的方向（右手螺旋定則）帶電粒子所受洛倫茲力總是和帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向垂直，故它只能改變帶電粒子運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度大小，即洛倫茲力不作功。二帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)1.當(dāng)帶電粒子沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，V//B:粒子作勻速直線運(yùn)動(dòng)。2.VB,粒子作回旋頻率回旋半徑回旋頻率

與不垂直螺距3、如果與斜交成角，粒子作螺旋運(yùn)動(dòng)F2F1BvFBv線圈三、帶電粒子在非均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)（1）磁約束裝置（磁鏡）當(dāng)來(lái)自外層空間的大量粒子(宇宙射線)進(jìn)入地球磁場(chǎng)范圍,粒子將繞地磁感應(yīng)線作螺旋運(yùn)動(dòng),因?yàn)樵诮鼉蓸O處地磁場(chǎng)增強(qiáng),作螺旋運(yùn)動(dòng)的粒子將被折回,結(jié)果粒子在沿磁感應(yīng)線的區(qū)域內(nèi)來(lái)回振蕩,形成一個(gè)帶電粒子區(qū)域,稱范艾侖輻射帶,此帶相對(duì)地球作對(duì)稱分布。（2）范艾侖輻射帶：宇宙中的磁約束現(xiàn)象范艾侖輻射帶的形成示意圖包圍地球外圍的范艾侖輻射帶1958年人造衛(wèi)星的探測(cè)發(fā)現(xiàn),,范艾侖輻射帶有兩層,內(nèi)層在距地面800-4000Km處,外層在60000Km處。美麗的極光

極光的產(chǎn)生是由于有時(shí)太陽(yáng)黑子活動(dòng)，太陽(yáng)噴射的高能帶電粒子流形成的太陽(yáng)風(fēng)，在地磁感應(yīng)線的引導(dǎo)下在地球南北極附近進(jìn)入大氣層時(shí)將使大氣激發(fā)，然后輻射發(fā)光，從而出現(xiàn)美麗的北極光。二、帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和應(yīng)用帶有電荷量的粒子在靜電場(chǎng)和磁場(chǎng)中以速度運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的作用力將是：洛倫茲關(guān)系式1.洛倫茲關(guān)系式應(yīng)用電子光學(xué),電子顯微鏡等.2.磁聚焦在均勻磁場(chǎng)中某點(diǎn)A發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子,它們的與之間的夾角不盡相同,但都較小,這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動(dòng),因螺距近似相等,都相交于屏上同一點(diǎn),此現(xiàn)象稱之為磁聚焦.顯象管中電子的磁聚焦裝置示意圖真空室接高頻電源

離子源D型盒引出離子束D形盒電磁鐵電磁鐵離子源

回旋加速器是核物理、高能物理實(shí)驗(yàn)中用來(lái)獲得高能帶電粒子的設(shè)備，下圖為其結(jié)構(gòu)示意圖。3.回旋加速器頻率與半徑無(wú)關(guān)到半圓盒邊緣時(shí)回旋加速器原理圖NSBO~N3.回旋加速器1932年勞倫斯研制第一臺(tái)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年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).我國(guó)于1994年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素.4.

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5.磁約束受控核聚變受控聚變能是在等離子體狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的什么是等離子體What’sPlasma？等離子體是物質(zhì)第四態(tài)固體

冰液體

水氣體

水汽等離子體

電離氣體溫度00C1000C100000CInsolids,liquids,andgaseselectronsarenormallyboundtoandorbitaroundthenucleusofanatomInaplasma,theelectronsarestrippedawayfromthenucleus.等離子是由大量的數(shù)目相同的正、負(fù)帶電粒子構(gòu)成的準(zhǔn)中性系統(tǒng)。Intheuniverse,plasmaisthemostabundantstateofmatter（99.9%)

Infusion,twolightatomssuchashydrogenarebroughttogether(orfused)toformanewelement,therebyreleasingenergyOnlytremendousheatandpressurewillcausethenucleitofuse.Suchtemperaturesandpressuresoccurnaturallyinstarsandarecausedbygravitationalforces++Pullingnuclearforce++Thefusionoftwohydrogen(H)atomsrequiresmuchhighertemperaturesthandomixturesofitstwoisotopesdeuterium(D)andtritium(T)托卡馬克裝置原理示意圖國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)裝置(ITER)托卡馬克裝置環(huán)型容器內(nèi)部實(shí)景1879年霍耳（A.H.Hall）發(fā)現(xiàn)：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中通電的金屬導(dǎo)體板的上下表面出現(xiàn)橫向電勢(shì)差，這一現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)。BI++++++++ab實(shí)驗(yàn)指出：BbUHI=BbUHIRHRH霍耳系數(shù)，它是和材料的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)UH四、霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)I霍耳電壓霍耳系數(shù)++++

+

+-----I++++---P型半導(dǎo)體+-霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2）測(cè)量磁場(chǎng)霍耳電壓1）判斷半導(dǎo)體的類型+++---N型半導(dǎo)體-I+-例:有載流金屬導(dǎo)體中出現(xiàn)霍耳效應(yīng)，測(cè)得兩底面的電勢(shì)差為Ua-Ub

=0.310-3V，則圖中所加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向?yàn)椤?。Ihlab例:有載流金屬導(dǎo)體中出現(xiàn)霍耳效應(yīng)，測(cè)得兩底面的電勢(shì)差為Ua-Ub

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