物理课件25剖析.ppt

2. 宏观磁化现象 —— 磁滞回线 铁磁质中 不是线性关系 剩磁 矫顽力 (1) 实验证明：各种铁磁质的起始磁化曲线都是“不可逆”的， 磁滞现象 讨论 (2) 要消除剩磁，要依靠铁磁质的矫顽力 不同材料，矫顽力不同 (4) 铁磁材料的应用 HC 较小 HC较大 易磁化，易退磁 剩磁较强，不易退磁 可作变压器、电机、电磁铁的铁芯 可作永久磁铁 (3) 铁磁质的磁化状态取决于铁磁质此前的磁化历史 软磁材料 硬磁材料 * University Physics 线圈所受的力矩 磁场力的功 ? 安培力所做的功等于电流强度乘以导线所扫过的磁通量 一.洛伦兹力 ? 实验结果 9-6 带电粒子在磁场中的运动 以速度v运动的单个带电量q的粒子在磁场中受到的磁场力f ? 安培力与洛伦兹力的关系 安培力是大量带电粒子洛伦兹力的关系 (1) 洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，故 说明 对电荷不作功 (2) 在一般情况下，空间中电场和磁场同时存在时，带电 粒子所受的力为 (3) 为负时， 反向 只改变粒子的方向,而不改变它的速率和动能 例 二.带电粒子在均匀磁场中的运动 ? 情况 带电粒子的运动不受磁场影响 ? 情况 O R R 与 成正比 T 与 无关 它是磁聚焦, 回旋加速器的基本理论依据 ? 粒子回转周期与频率 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 a 五.霍尔效应 在一个通有电流的导体(或半导体)板上，若垂直于板面施加一磁场，则在与电流和磁场都垂直的方向上,板面两侧会出现微弱电势差 —— 霍尔效应 (1) 装置 l d I b 实验结果 (2) 原理 横向电场阻碍电子的偏转 洛伦兹力使 电子偏转 当达到动态平衡时： 霍耳系数 讨论 (1) 通过测量霍尔系数可以确定导电体中载流子浓度 研究半导体材料性质的有效方法（浓度随杂质、温度等变化） (2) 区分半导体材料 —— 霍尔系数的正负与载流子电荷性质有关 + + + + – – – – + + + + – – – – N 型半导体 P 型半导体 (3) 霍尔效应原理的应用 —— 磁流体发电 高温导 电气体 没有机械转动部分造成的 能量损耗——可提高效率, 无污染,起动快 特点： (1) 该半导体是p 型，n 型 (2) 载流子的浓度 n 解 求 例 I a b c A (1) 所以该半导体是n 型 A 面上积聚正电荷 面上积聚负电荷 (2) 一. 磁介质及其分类 1. 磁介质—— 放入磁场中能够显示磁性的物质 电介质放入外场 磁介质放入外场 相对磁导率 反映磁介质对原磁场的影响程度 §9.7 物质的磁性 2. 磁介质的分类 （1）顺磁质 （2）抗磁质 减弱原场 增强原场 如 锌、铜、水银、铅等 如 锰、铬、铂、氧等 弱磁性物质 顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1 （3）铁磁质 通常不是常数 具有显著的