3第九章磁场.pptVIP

其中dF为电流元在磁场中所受的力，B为电流元所在处的磁感应强度。 一、磁场对载流导线的作用力 安培定律 §9.4 磁场对电流的作用 ①、选择电流元,分析其受力。 ②、建坐标，求电流元在磁场中的受力,及其沿各轴的投影式。 应用步骤 ③、利用叠加原理求出载流导体所受合力 根据叠加原理则有： 在直角坐标系中将电流元的受力沿坐标方向分解，再对各个分量积分。 [例1]如图所示，有一刚性闭合线圈abcdea，bcd是半径为R的半圆弧，线圈中通有电流I，将其放在如图所示匀强磁场中，求作用于该线圈的安培力。 解：线圈受力可看成是四段导线受力的矢量和，即： c a b e d R ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x y I x y I ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a b c e d R ? 若此为超导线圈，通有大电流，可使线圈变形或断裂。 对 bcd 段弧线, ? 由对称性： 电流强度的单位—安培的定义 真空中两个无限长彼此平行的电流，单位长度上的相互作用力为： 在国际单位制中，选取 ?0=4? ? 10-7(Hm-1) ，令a=1(m)，I1=I2 ，若单位长度导线受力为2 ? 10-7Nm-1，则此时每条导线所通过的电流为一个国际单位，称为 1安培。 磁秤—测定磁感应强度常用的实验装置 B I 矩形线圈，宽为b，长为l，共有N匝，线圈的下端放在待测的均匀磁场中，其平面与磁感应强度垂直，当线圈中通有电流I时，线圈受到一向上的作用力，使天平失去平衡，调节砝码m使两臂达到平衡。用上述数据求待测磁场的磁感应强度。 安培定律 B F F 1 l θ 2 l B I F 2 1 F 二、磁场对载流线圈的作用 ? 磁力矩 令： 1 l + . ? θ m p (方向：右手螺旋) 分析： 综上所述，任意形状不变的平面载流线圈处在均匀外磁场中，受到的合力为零，合力矩使线圈的磁矩转到磁感应强度方向。 （1） =?/2，力矩最大，使线圈法线转向外场方向。 （2） =0，或 ，力矩为零，线圈处于平衡状态或亚平衡状态。 洛仑兹力是安培力的微观本质 2、带电粒子在磁场中的运动形式 圆周运动 螺旋线轨道运动 §9.5 磁场对运动电荷的作用 一、磁场对运动电荷的作用—洛仑兹力 1、洛仑兹力 只能改变电荷的运动方向，不能作功。 注意 ? ‖ 匀速直线运动 ? ? 1. 回旋加速器 二、洛仑兹力的应用 回旋半径 回旋频率 带电粒子在电场的作用下作加速运动，在磁场的作用下作回旋运动。 回旋加速器是用来获得高能带电粒子的设备。 qB m R T π 2 π 2 = = v v qB R w = = m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - + 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 2. 质谱仪 从离子源产生的离子，在S1和S2之间被电场加速， P1P2为速度选择器 不同质量的离子打在底片上不同位置处。冲洗底片，得到该元素的各种同位素按质量排列的线系(质谱)。 qE = qυB 质谱仪是分析同位素的重要仪器。 速度选择器：电场力与磁场力平衡时， 离子在磁场中偏转半径： qE = qυB 只有上面速度的离子能通过速度选择器。 对于同位素的离子，带电量应相同，因此，轨道半径仅仅由质量决定。每种同位素在底片上的位置不同，构成了质谱。如果底片上有三条线系，则元素应有三种对应的同位素。 谱线位置与速度选择器的轴线间的距离应为轨道直径，即： 同位素的质量为： 70 72 73 74 76 锗的质谱 用离子收集器代替感光片，扫描磁场，记录下质谱图 质谱仪是分析同位素的重要仪器。 3. 磁聚焦 与 不垂直 螺距 合成的运动为：沿x方向的螺旋运动 应用 电子光学 , 电子显微镜等 . 磁聚焦 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