第三篇穩(wěn)恒磁場磁力

第三篇穩(wěn)恒磁場磁力第一頁，共二十一頁，2022年，8月28日§7.1磁的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律一、基本磁現(xiàn)象1、條形磁鐵磁極磁極中性區(qū)2、磁針南北東西NS磁南極磁北極3、磁鐵與磁鐵之間有相互作用同名相斥，異名相吸4、磁鐵與電流之間有相互作用第二頁，共二十一頁，2022年，8月28日1820年丹麥奧斯特電流對磁針有作用力I磁鐵對電流有作用力電流的磁效應(yīng)５、電流與電流之間也有相互作用６、通電螺線管的行為與條形磁鐵類似ＮＳ第三頁，共二十一頁，2022年，8月28日二、磁鐵和電流在本質(zhì)上是否一致？十九世紀(jì)法國安培的分子環(huán)流假說：組成磁鐵的最小單元是環(huán)形電流，大量的分子電流整齊地排列起來，在宏觀上顯示出磁性。Ｎ電流磁鐵磁性的本源運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷相互作用磁場第四頁，共二十一頁，2022年，8月28日§７.2磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度一.磁場運(yùn)動電荷周圍存在磁場磁場的宏觀性質(zhì)：對其中的運(yùn)動電荷有力的作用磁場是一種物質(zhì)，有質(zhì)量、能量，是客觀存在磁力通過磁場傳遞

庫侖相互作用磁相互作用靜止電荷靜止電荷運(yùn)動電荷靜止電荷運(yùn)動電荷運(yùn)動電荷庫侖相互作用第五頁，共二十一頁，2022年，8月28日磁場力，運(yùn)動電荷才受磁力洛侖茲力是力的基本關(guān)系式洛侖茲力是相對論不變式磁感強(qiáng)度

(MagneticInduction)或稱磁通密度(magneticfluxdensity)單位：特斯拉(T)洛侖茲力公式電場力，與電荷的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)第六頁，共二十一頁，2022年，8月28日二、磁感應(yīng)強(qiáng)度是表征磁場力的性質(zhì)的物理量1、的來源在系中，只受到靜電場力的作用在系中，的受力是兩個(gè)運(yùn)動電荷之間的相互作用，由洛倫茲變換：2、的單位第七頁，共二十一頁，2022年，8月28日無頭無尾，閉合曲線3、磁力線1）典型電流的磁力線2）磁力線的性質(zhì)4、磁通量單位：韋伯(Wb)與電流鉸鏈與電流成右手螺旋關(guān)系

磁通連續(xù)原理（磁場的高斯定律）無源場第八頁，共二十一頁，2022年，8月28日§7.3帶電粒子在磁場中的運(yùn)動一.帶電粒子在磁場中受力洛侖茲力二.帶電粒子在磁場中的運(yùn)動1、R回旋半徑回旋周期第九頁，共二十一頁，2022年，8月28日2.若忽略重力，粒子將保持直線運(yùn)動狀態(tài)3.與夾角為螺旋運(yùn)動半徑螺距R第十頁，共二十一頁，2022年，8月28日三.應(yīng)用1、磁聚焦2、磁約束第十一頁，共二十一頁，2022年，8月28日§7.4霍耳效應(yīng)金屬導(dǎo)體1879年美國物理學(xué)家霍耳發(fā)現(xiàn)：將一導(dǎo)電板放在垂直磁場中，當(dāng)通以電流I時(shí)，對應(yīng)圖中沿Z方向有電勢差?；舳禂?shù)可以用帶電粒子在磁場中受力解釋，精確的解釋只能用電子的量子理論?；舳?yīng)的應(yīng)用：判定導(dǎo)電機(jī)制測量未知磁感強(qiáng)度第十二頁，共二十一頁，2022年，8月28日+-1、空穴導(dǎo)電（載流子為正）設(shè)載流子電量為q，漂移速率為v，濃度為n當(dāng)時(shí)，為穩(wěn)定狀態(tài)2、電子導(dǎo)電（載流子為負(fù)）-+-第十三頁，共二十一頁，2022年，8月28日§7.5載流導(dǎo)線在磁場中受力一、安培力公式整個(gè)電流受力怎么計(jì)算電流受到的磁場力？任意電流元受力為設(shè)導(dǎo)線截面積S，電流I，載流子濃度n，帶電量q，漂移速率v-第十四頁，共二十一頁，2022年，8月28日安培力公式求載流導(dǎo)線在磁場中受力步驟：1）求電流元受力2）看的方向，同方向疊加，則否則，第十五頁，共二十一頁，2022年，8月28日例1在均勻磁場中放置一半徑為R的半圓形導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線兩端連線與磁感強(qiáng)度方向夾角=30°，求此段圓弧電流受的磁力。解：在電流上任取電流元均勻場=30°方向第十六頁，共二十一頁，2022年，8月28日結(jié)論均勻磁場中任意彎曲通電導(dǎo)線ab，所受磁場力為：均勻磁場中任意閉合通電導(dǎo)線（通電線圈），所受磁場力為：abIIab第十七頁，共二十一頁，2022年，8月28日例2如圖一圓柱形磁鐵N極上方水平放置一半徑為R的圓電流I，圓電流所在處磁場的方向均與豎直方向成角，求圓電流所受磁力解：在圓電流上任取電流元NYXI方向如圖圓電流所在處磁場的大小相同對稱性分析得第十八頁，共二十一頁，2022年，8月28日二、均勻磁場中的載流線圈以半徑R、電流I

的圓形載流線圈為例IRXY1、對載流線圈的作用磁場力............I.取任意電流元磁力矩r取對稱電流元，分析受磁場力和磁力矩的情況合力矩=0第十九頁，共二十一頁，2022年，8月28日2、對載流線圈的作用I.磁場力取任意電流元磁力矩取對稱電流元，分析受磁場力和磁力矩的情況合力矩≠0Rr第二十頁，共二十一頁，2022年，