;4磁场（magneticfield）对电流（electriccurrent）的作用一.ppt

§4.磁场(magnetic field)对电流(electric current)的作用 一.对运动电荷的作用 1.洛仑兹力(Lorentz force)：f = q v×B 大小： f = q v B sinθ 方向：右手螺旋法则(right-handed screw rule)（ q＞0 q＜0） 2.运动轨迹（匀强磁场） V⊥B：匀速圆周运动 半径： 周期： 2.磁力矩(magnetic moment) ( 仅讨论匀强磁场) 设方形线圈(边长为L)处在磁场中,如图: 令：pm = Is —— 线圈磁矩 方向的确定。 则：M = pmBsinθ——对任意线圈成立。 讨论：θ= π/2 → M = Mmax 最大 θ= 0 → M = 0 稳定平衡 θ= π → M = 0 非稳定平衡 应用：磁电系仪表表头工作原理 * * q R 3.霍尔效应(Hall effect)： 匀强磁场中放一 载流导体，如图： 在导体的上下表面 出现电位差的现象。 原因：见图 v f + + + + - - - - E 平衡时：qvB = qE V = Ed = vBL 可以证明：v = I/nqLd 二.对电流的作用 1.安培力(Ampere’s force): 见图， 取电流元Idl， Idl 霍尔系数(Hall coefficient)，取决于导体材料 θ θ fAB fCD θ 知识介绍 1.等离子体(plasma)：当气体温度达到很高时，其中许多，甚至全部分子或原子将由于激烈碰撞而离解为电子和正离子，这时物质将进入一种新的状态，即主要由电子与正离子组成的状态——等离子态。它可以称为物质的第四态。宇宙中99％的物质是等离子体 太阳、恒星、星云都是等离子体。只是在行星、某些星际气体或尘云中人们发现有固体、液体和气体在地球上天然的等离子体是非常稀少的，这是由于其存在条件与人类生存条件是不相容的。在地球上的自然现象中，只有闪电、极光等等离子现象。地球以上约50Km到几万千米的高空存在的电离层也是等离子体。等离子体中由于有大量的电子和正离子，因而是良好的导体，宏观的电磁场对其有明显的影响。总体来讲，等离子体是电中性的，其内部的电子与正离子数目必须足够大以至于不会发生局部的正或负电荷的集中，从而导致电中性的破坏。如果由于某种原因，例如，在某处形成正电荷集中，它附近的负电荷会被吸引而很快移过来，从而恢复该处的电中性。这就是说，尽管等离子体中有大量 正负电荷，但这些电荷的相互作用总是使等离子体内保持电中性。等离子体内的温度很高，且存在两种温度，一是电子温度，一是正离子温度。所以出现这种情况是因为电子比较轻，正离子较重，所以等离子体中的电流基本上是电子运动形成的。因此电子得到了几乎全部外电源供给的能量，所以达到较高的温度。正离子基本上只能间接的通过碰撞从电子那里得到能量。由于正离子质量较大，因而每次碰撞得到的能量是很少的，所以其温度较电子低得多（例：在氖管中，电子温度为2×104K，正离子温度为2×103K）。当然，经过相当长一段时间通过碰撞，电子和正离子会达到热平衡而具有相同的温度，但现代技术中所获取的等离子体存在的时间往往比电子与正离子达到热平衡的时间短得多， * *