物理课件24解读.ppt

讨论 (1) 如何观察粒子的轨迹？ 云室， 气泡室 (2) 确定粒子的速度和能量。 (3) 判别粒子所带电荷的正负。 带电粒子的偏转方向 过饱和蒸汽 不稳定状态 过热液体 根据 来判断 带电粒子 根据宇宙射线轰击 铅板所产生的粒子 轨迹, 发现了正电子 (4) 回旋加速器 加速 带电粒子 利用 高频交流电压 + + + + - - - - - - - + + + - + 实际上中间很窄 相对论效应 回旋加速器 ? 一般情况 带电粒子作螺旋运动 粒子的速度 与 斜交成 角 若只有 分速度 则粒子在垂直于 的平面内作匀速圆周运动。 若只有 分速度 磁场对带电粒子没有作用力， 的方向作匀速直线运动。 粒子将沿平行于 R 回旋半径 螺距 磁聚焦原理 粒子 源A 当? 很小时 接收 器 A/ 即:当带电粒子束发散角不太大时，若带电粒子的速度 又大致相同， 应用 重新会聚。 因其轨迹有几乎相同的螺距， 粒子束经过一个回旋周期后， 则带电 它广泛应用于真空器件中，特别是电子显微镜中 ? 磁约束原理 在非均匀磁场中，速度方向与磁场方向不同的带电粒子，也要作螺旋运动，但半径和螺距都将不断发生变化 磁场增强，运动半径减少 强磁场可约束带电粒子在一根磁场线附近的很小范围内 作螺旋运动 三. 带电粒子在非均匀磁场中的运动 —— 横向磁约束 能约束带电粒子运动的磁场的作用效应 ── 磁约束 减少粒子的纵向前进速 度，使粒子运动发生“反射” 纵向磁约束 磁镜 在非均匀磁场中，纵向运动受到抑制—— 磁镜效应 受控热核聚变实验研究 磁镜效应的典型应用 能约束运动带电粒子的磁场分布称为磁镜约束 —— 磁瓶 ? 地球的磁约束效应 —— 天然磁瓶 线圈 线圈 高温等离子体 极光 由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象 college physics * 2000年的5月初发生的辉煌壮观的磁暴。北半球的天空散发着玫瑰色以及大条大条的彩色光线。在美国,加拿大,欧洲甚至亚洲的部分地区,人们都能看到美丽的极光。 　 　 　　 　 ? * 磁场的高斯定理 磁场的安培环路定理 大小： 方向： 任意形状载流导线在外磁场中受到的安培力 安培力 x y O A I L 此段载流导线受的磁力。 在电流上任取电流元 ? 例 在均匀磁场中放置一任意形状的导线，电流强度为I 求 解 相当于一根载流直导线在匀强磁场中受力，方向沿y向。 当磁感应强度与线圈平面垂直时 在均匀磁场中放置一半径为R 的半圆形导线，电流强度为I，导线两端连线与磁感强度方向夹角?=30° ?=30° 在电流上任取电流元 方向 此段圆弧电流受的磁力。 例 求 解 如图长直导线过圆电流的中心且垂直圆电流平面电流强度均为I 在电流上任取电流元 相互作用力 例 求 解 例 求两平行无限长直导线之间单位长度上的相互作用力？ 解 电流 2 处于电流 1 的磁场中 同时，电流 1 处于电流 2 的磁场中， 电流 2 中单位长度上受的安培力 电流 1 中单位长度上受的安培力 讨论 (1) 定义1 安培电流 设在真空中，两根通有同值电流的无限长平行直导线，若导线相距1米，单位长度受力 电流为1 安培。 (2) 分析两根带电长直线沿长度方向运动时，带电线之间的作用力 两带电线上的电流为 两带电线单位长度上的电荷之间的库仑力 在一般情况下，磁力远小于电力 带电线单位长度上的磁力 例 求一载流导线框在无限长直导线磁场中的受力和运动趋势 解 1 2 3 4 1 3 方向向左 方向向右 2 4 整个线圈所受的合力： ? 线圈向左做平动 思考题：一半径为R 的无限长半圆柱导体面，其上电流与其轴线上一无限长直导线等值反向，电流在柱面上均匀分布。 （1）轴线上导线单位长度所受的力？ （2）若将一无限长直线取代半圆柱面，产生相同作用力，该导线放在何处？ 例 在匀强磁场中，平行于磁场线插入一无限大载流平面板， 求载流平面上单位面积所受的磁场力？ 放入后平面两侧的磁感应强度分别为 和 ，如图示。 解： ? 载流大板所产生的磁场 ? 场叠加原理 ? 在载流平面上取一面元 dS 取直角坐标系 根据安培定理 磁压强—— 也适用于任意有限的曲面电流 二.磁场对平面载流线圈的作用 ? 作用在DA 和BC上的力大小相等 方向相反在同一直线上 力偶 线圈无平动 对中心的力矩大小为 1. 在均匀磁场中的刚性矩形载流线圈 令 ? 结论：在匀强场中，平面线圈所受磁力为零，仅受磁力矩作用 ——只发生转动，不会发生平动。 讨论: ? 线圈所受的力矩 —— 运动趋势 稳定平衡 非稳定平衡 力矩最大，转动 ? 一般在非均匀磁场中，载流系统有平动和转动 磁力矩总是使线