第11章稳恒磁场B概述.ppt

二. 磁介质中的磁场 磁场强度 1.均匀磁介质中的磁场 B=Bo+B? =?rBo 2.磁介质中的安培环路定理 传导电流 磁化电流 传导电流 磁化电流 我们定义：磁场强度矢量 由于: 这就是磁介质中的安培环路定理。 * 电荷q以?在B中运动，受的磁力(为洛仑兹力)为 一 .洛仑兹力 大小： f=q?Bsin? 方向：f ?? 和B 组成的平面。 若q0,则 f 的方向与??B 的方向相同; 若q0,则f 的方向与??B 的方向相反。 +q ? f B ?  因 f ?? ，所以洛仑兹力对运动电荷不作功。 §11.6 磁 力 1.带电粒子在匀强磁场中的运动 因 f=q?Bsin? = 粒子作匀速率圆周运动。 ? //B (1) 0，故粒子作匀速直线运动。 B ? ^ (2) 粒子以B的方向为轴线作等螺距螺旋线运动。 ? ? B ? =?cos? ^ ? =?sin? ?与B有一夹角? (3) 螺距 图 磁聚焦示意图 磁聚焦应用: 电真空器件, 电子显微镜 图 磁约束 磁镜效应 磁瓶效应 在地磁两极附近，由于磁感线与地面垂直，外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。 极光 a b ? 解 磁场方向： 又由 R= 垂直纸面向里。 T = 例题6.1 电子在匀强磁场B中沿半圆从a到b ，t=1.57×10-8s，a、b相距0.1m。求B和电子的速度。 例题6.2 电子如图进入匀强磁场(B只存在于x0的空间)。求电子入射点和出射点间的距离，以及y轴与电子轨道曲线包围的面积。 解 入射点和出射点间的距离: CD=2Rsin? y轴与轨道曲线包围的面积: ? o ? x y C D ? R o? 例题6.3 空间存在匀强电磁场。点电荷+q在坐标原点静止释放，它将作什么样的运动? 若轨道最高点P(x,y)处的曲率半径?=2y，求：该电荷的最大速率。 解 电荷+q受电场力和洛仑兹力 的作用，作旋轮线（摆线）运动。 在P点速率最大: ?=2y 解得： fe fm . P(x,y) x E z +q y B 2 .霍耳效应 原因： VH fm ? 稳态： -eEH=-e?B 即 EH=? B VH= EH·a=a?B 得 ab I=ne? 式中b是导体在磁场方向的厚度。 I B 金属 b a 自由电子受洛仑兹力的作用。 金属：自由电子； N型半导体：多数载流子是带负电的电子； P型半导体：多数载流子是带正电的空穴。 用途：测量载流子浓度，测量磁场B。 有的金属(如Be,Zn,Cd,Fe等)会出现反常霍耳效应: 好像这些金属中的载流子是带正电似的。 80年代又发现了在低温、强磁场条件下， 整数量子霍耳效应(获1985年诺贝尔物理奖) ； 分数量子霍耳效应(获1998年诺贝尔物理奖) 。 金属、半导体和导电流体(如等离子体)都有霍耳效应。 Positive (+) Negative(-) 例题6.4 半导体(a×b×c=0.3×0.5×0.8cm3 ), I=1mA, B=3000Gs；测得VC-VD=5mv, 问: (1)这是P型还是N型半导体？(2)载流子浓度n=? 解 (1) 由VCVD , (2) 代入I=10-3A, B=0.3T, b=0.3×10-2m, VH=5×10-3v, n=1.25×1020个/m3。 I a b c x y z B C D 判定是N型。 大小：dF=IdlBsin? 方向： 即：dF 的方向垂直于Idl 和B组成的平面，指向由右手螺旋确定。 ? Idl B F 电流元Idl 在磁场B中受的作用力(安培力)为 二.安培力 其大小： F=IlBsin? 方向： 对载流导体，可分为若干电流元积分： I ? B a b =ab 例题6.5 (1)均匀磁场B中, 直载流导线(ab=l)所受的磁力(安培力)为 (2) 均匀磁场B中，载流I的弯曲导线ab所受的磁力(安培