磁場對載流線圈的作用課件

通電直導(dǎo)線置于磁場中若導(dǎo)線與Ｂ垂直，導(dǎo)線受力：F=IBL；若導(dǎo)線與Ｂ平行，導(dǎo)線受力：F=0；若導(dǎo)線與Ｂ成α角，導(dǎo)線受力：F=IBLsinα。受力方向由左手定則可判定。2、安培定律大?。赫坞娏魇芰?當(dāng)?shù)氐腂)第7章磁力§1磁場對通電導(dǎo)線的作用力12000年的5月初,人們一睹了十年以來最輝煌壯觀的磁暴。北半球的天空散發(fā)著一種磁力所呈現(xiàn)出的玫瑰色以及大條大條的彩色光線。在美國,加拿大,歐洲甚至亞洲的部分地區(qū),人們都能看到美麗的極光。

極光是由太陽黑子劇烈活動造成的,在太陽周圍的電子大量發(fā)散,大約有10億噸等離子,以2000公里/秒的速度穿越地球。當(dāng)電子和地球上部的大氣相互撞擊時(shí),他們會使得大氣發(fā)光,產(chǎn)生出彩色的光弧。

23應(yīng)用舉例例1平行無限長載流直導(dǎo)線間的相互作用I1，I2，0，a解：a0

I1I2導(dǎo)線1在導(dǎo)線2處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于導(dǎo)線2向里受到的安培力的大小為方向如圖示受到導(dǎo)線2作用的安培力的大小為方向如圖示單位長度導(dǎo)線受到的作用力大小(電動力)取a=1m，f=210-7N/m，I=1A(國際)3例3載有電流I1的長直導(dǎo)線旁邊有一長為b的載流I2的直導(dǎo)線MN（MN與長直導(dǎo)線共面）如圖，求：導(dǎo)線MN所受的磁場力？大小:電流元I2dl受到的磁力的大小為：MN受到的總磁力為：解：長直導(dǎo)線I1在I2處產(chǎn)生的磁場MFxI2dl300aNI1方向向里方向垂直MN向上5§2磁場對載流線圈的作用abcdad=bc=l1ab=cd=l2結(jié)果：線圈受到磁力矩的作用bc段：方向向下da段：向上ab段：a(b)d(c)

⊙方向如圖示cd段：方向如圖示大小相等,指向相反,但不作用在一條直線上，形成力偶力矩M＝IBl1l2cos=IBScosII6說明：a(b)d(c)

⊙(1)磁力矩的矢量形式（2）磁力矩的極值=π/2：M最大=0：M=0穩(wěn)定平衡=π:M=0非穩(wěn)平衡(3)載流平面線圈在均勻磁場中力矩使線圈轉(zhuǎn)動附（1）任意形狀線圈上式雖由矩形線圈導(dǎo)出，但可推廣到任意形狀的線（2）非均勻磁場中線圈既受力的作用，又受力矩的作用，此時(shí)線圈除轉(zhuǎn)動外，還有平動。7§3磁力的功一、載流直導(dǎo)線在均勻磁場中移動時(shí)磁力所做的功daa'cbb'lII導(dǎo)線l受力F=BIl，方向向右導(dǎo)線移動一段距離aa'，恒力F所做的功：A=Faa'=BIl

aa'導(dǎo)線移動前：通過abcd的磁通量，Φ0=Blad導(dǎo)線移動后：通過a'b'cd的磁通量．Φ=Bla'd導(dǎo)線移動時(shí)磁力所做的功等于導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度與通過回路環(huán)繞的面積內(nèi)磁通量增量的乘積9二、載流線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時(shí)磁力矩所做的功如圖（俯視圖），當(dāng)線圈在磁力矩作用下，從φ位置轉(zhuǎn)過dφ角度時(shí)，磁力矩做功dA=－Mdφ負(fù)號表示磁力矩做正功時(shí)使φ減小。a(b)d(c)

⊙線圈轉(zhuǎn)動時(shí)磁力所做的功等于線圈中的電流強(qiáng)度與通過線圈的磁通量增量的乘積結(jié)論：不管是線圈形狀變化（導(dǎo)線移動），還是線圈的空間位置變化（轉(zhuǎn)動），磁力所做的功：1011三、帶電粒子在磁場中的運(yùn)動（1）粒子以原來的速度作勻速直線運(yùn)動（2）粒子在大小不變的向心力f作用下作圓周運(yùn)動半徑周期與半徑無關(guān)（3）粒子運(yùn)動軌跡—螺旋線與無關(guān)磁聚焦從同一點(diǎn)以很接近的速率v射出的很窄的一束帶電粒子流，若與B夾角很小，v||近似相等，螺距h近似相等，經(jīng)h后重聚?；匦霃街芷诼菥?3例正粒子帶電量為q，以初速v０進(jìn)入均勻磁場中，且問：（1）粒子在磁場中的運(yùn)動軌跡如何？粒子受到的洛倫茲力的方向與速度方向總是垂直，速度在整個過程中大小不改變，粒子做勻速率圓周運(yùn)動。圓半徑：http://解：物理觀點(diǎn)：洛倫茲力提供了粒子做圓周運(yùn)動的向心力。（2）若另一粒子以速度2v０，同一點(diǎn)進(jìn)入Ｂ，其它條件不變，則粒子做圓周運(yùn)動的半徑R'＝？同時(shí)出發(fā)，會不會同時(shí)回到該點(diǎn)？解：同時(shí)同地出發(fā)，必定會同時(shí)同地相會14§5帶電粒子在電場與磁場中的運(yùn)動一、帶電粒子在電場與磁場中的運(yùn)動粒子受到電場力的作用粒子受到磁場力的作用粒子進(jìn)入電磁場中，合作用力勻強(qiáng)電場中勻強(qiáng)磁場中二、應(yīng)用（利用電磁場控制電粒子的運(yùn)動）質(zhì)譜儀—濾速、質(zhì)譜分析；回旋加速器—獲得高速粒子；磁透鏡—磁聚焦，在電子顯微鏡中起了類似透鏡的作用。15(1)k與運(yùn)動電荷的濃度有關(guān)(反比）。因此,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。半導(dǎo)體中載流子的濃度，遠(yuǎn)比金屬中載流子的濃度小，所以半導(dǎo)體的霍耳系數(shù)比金屬的大得多，且半導(dǎo)體內(nèi)的載流子濃度受溫度、雜質(zhì)以及其他因素的影響很大。因此，霍耳效應(yīng)為研究半導(dǎo)體載流子的濃度的變化提供了重要的方法。(2)k與電荷的正負(fù)有關(guān)，電壓UＨ也與載流子的正負(fù)號有關(guān)。半導(dǎo)體中，n型半導(dǎo)體，載流子為電子，帶負(fù)電，p型半導(dǎo)體的載流子為空穴，帶正電。所以根據(jù)霍耳效應(yīng)系數(shù)的正負(fù)亦可判斷半導(dǎo)體的類型。(3)應(yīng)用：利用半導(dǎo)體的霍耳效應(yīng)制成的器件稱霍耳元件,在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，如測量磁感應(yīng)強(qiáng)度,測量直流或交流電流,轉(zhuǎn)換信號;也可用于計(jì)算機(jī)中的計(jì)算元件等。說明：17例1質(zhì)譜儀(massspectrometer):離子源P所產(chǎn)生的離子，經(jīng)過狹縫S1和S2之間的電場加速后射入濾速器，濾速器中的電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直，且都垂直于離子速度。通過濾速器的離子進(jìn)入均勻磁場B0中，它們沿著半圓周運(yùn)動而達(dá)到記錄它們的照相底片上形成譜線。若測得譜線A到入口處S0的距離為x，試證明與譜線相應(yīng)的離子的質(zhì)量為：m=qB0Bx/2EPS1S2+-S0AA1A2證明(1)濾速器(2)質(zhì)譜分析對于質(zhì)譜儀來說，固定當(dāng)每個離子所帶的電量相同時(shí)，由x的大小就可以確定離子的質(zhì)量m。通常的元素都有若干個質(zhì)量不同的同位素，在上述質(zhì)譜儀的感光片上會形成若干條譜線。由譜線的位置，可以確定同位素的質(zhì)量；由譜線的黑度，可以確定同位素的相對含量。18例2回旋加速器是獲得高速粒子的一種裝置其基本原理就是利用了回旋頻率與粒子速度無關(guān)的性質(zhì)?；匦铀倨鞯暮诵牟糠质莾蓚€D形盒，它們是密封在真空中的兩個半圓形金屬空盒，放在電磁年鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，磁場的方向垂直于D形盒的底面。兩個D形盒之間留有窄縫，中心附近放置離子源。在兩D形盒之間接