物理11--3.ppt

1. z轴负方向 垂直向里 作业6 答案 3. 2. 向里 向里 向外 4. 方向垂直向里 一、磁场对运动电荷的作用力—洛伦兹力 11-6 磁场对运动电荷和载流导线的作用 * 磁场力（洛仑兹力）： 大小： 电场力 + 二、带电粒子在均匀磁场中的运动 电荷量为q，质量为m的粒子，以初速度v0 进入磁感强度为B的均匀磁场。（忽略重力作用） 带电粒子运动不受磁场影响，做匀速直线运动。 + B v 洛伦兹力提供向心力，带电粒子将在垂直于磁场平面内以速率v0 作匀速圆周运动。 * 带电粒子作匀速圆周运动周期为： 频率 * 回旋半径： 粒子的运动轨迹为一前进螺旋线 螺旋线的半径和回旋周期分别为： 螺旋线的螺距为： * 三、应用电场和磁场控制带电粒子的实例 1、速度选择器 要想速率为v的粒子从S射出，必须满足条件： —– 只有此速率的粒子能通过滤速器射出 2、质谱仪 —–研究物质同位素的仪器 照相底片 . . . . . . . . . . . + - . * 应用：电子光学 , 电子显微镜等。 3、磁聚焦 在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相差不大的带电粒子， 它们的 与 之间的夹角 不尽相同 , 但都较小, 这些粒子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似相等，都相交于屏上同一点，此现象称之为磁聚焦。该装置称为磁透镜。 * 霍 耳 效 应 4、 霍耳效应 * 回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室。 此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖。 * 四、安培力 1、载流导线在磁场中所受力 S 洛伦兹力 由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力。 安培定律：磁场对电流元Idl的作用力 * 讨论 * 磁场对电流元的作用力 ?安培力公式 有限长载流导线所受的安培力 符合右手螺旋定则 注意：矢量积分要先分解再积分 * 例题1 一段长为 l 的直导线载有电流 I，置于磁感应强度为 B 匀强磁场中，电流与磁场间的夹角为?，求导线所受到的安培力。 每一电流元受力方向相同，都垂直向里。 讨论： 解：由安培定律，电流元 所受磁场力为： * 例题2 一铅直放置的长直导线，通有电流I1，另一水平直导线，长为l2，通有电流I2，其始端与铅直载流导线相距l1 ，求水平直导线受到的力。 解：取一电流元I2dl，此处的磁感应强度可认为相等 I2 dl所受磁场力的大小为： 方向为竖直向上 A B C o 根据对称性分析 解： 例题3 如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直 .回路由直导线 AB 和半径为 的圆弧导线 BCA 组成 ,电流为顺时针方向, 求磁场作用于闭合导线的力. 沿y轴负向 沿y轴正向 * 讨论： （1）在均匀磁场中，若闭合载流导线所在平面垂直B，则闭合线圈不受磁场力，不论形状如何。 （2）任意平面载流导线在均匀磁场中所受安培力，可等效为与其始末端相同的一段载流直导线受力。 方向向右 受力 练习： * 平行长直电流间相互作用力 同理： 在真空中两平行长直导线相距1m ，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为2×10-7Nm-1 时，规定这时的电流为1A（安培） 电流单位安培的定义 * 假设均匀磁场中有一刚性矩形载流线圈ABCD 导线 BC和DA所受磁场力为： 导线AB和CD所受磁场力为： j 2、载流线圈在磁场中所受的磁力矩 * 此两力形成一力偶，其力矩为： S为线圈面积，? 为线圈平面正法线方向与磁场方向夹角。 如线圈有N 匝，则线圈所受的力矩为： →此式适用于任意形状线圈 j * B × 　×　 ×　 ×　 × ×　 ×　 ×　 ×　 × ×　 ×　 × 　×　 × × 　×　 × 　×　 × × 　×　 ×　 ×　 × I I B 稳定平衡 不稳定平衡 讨论 1） 方向与 相同 2）方向相反 3）方向垂直 力矩最大 载流线圈在所受磁力矩的作用下,总是要转到它的磁矩 Pm与磁场B方向一致的位置上。 I B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 本次作业： 作业 8 下次上课内容： 第12章 磁介质中的恒定磁场 例题 如图，一个边长 l = 0.1m的正三角形载流线圈，放在均匀