第八章磁场概要.ppt

8.3.1.2 电磁泵 在和电流、磁场垂直的方向上若有液态金属（如钠、锂、铋等）或电离的液体通过导管，如图8.3.1-3所示，安培力沿导管作用于液体，迫使液体在管内作定向流动这就是电磁泵的工作原理。在原子反应堆中，如果用一般的金属泵输送灼热的液体，将会在不很长的时间内，使泵的叶片被烧毁，而使整个设备无法运行，但电磁泵能够通过安培力把反应堆中的热量取出来，而保证设备安全运行。电磁泵在医学技术上也获得了多种应用，特别是用来抽动血液。一般带有可动部件的普通机械泵会损害血液细胞，由于血液中含有离子，因此，血液也是一种导电体，因而可以使用电磁泵来抽动血液。这种用电磁泵制作的血泵是全部密封的，消除了污染的危险，因为在它内部除了血液本身在其中流动外，没有其他运动的部件． 8.3.2磁场对运动电荷作用规律的应用 8.3.2.1 霍尔效应及其应用霍尔效应： 处在均匀磁场中的通电导体板，当电流的方向垂直于磁场时，在与电流和磁场垂直的方向，导体板的两侧面之间会出现电势差。这一现象称为霍尔效应，该电势差称为霍尔电压。 （2）磁流体发电 热效率高，污染小，动作快的“磁流体发电”就是依据霍尔效应的基本原理工作的。如图8.3.2-2所示，高温、高速的等离子气体，通过与磁场垂直的耐高温材料制成的导电管时，气体中的正、负离子在洛伦兹力的作用下，向相反的方向偏转。在导电管两侧与气体速度和磁场都垂直的方向，装上电极，就会在电极上产生电势差，可作为电源向外输出电能。 8.3 应用知识 8.3 .1 安培力应用 8.3.1.1 在军事上的应用 电磁炮（轨道炮）:就是利用电流间的相互作用力将炮弹发射出去的一种武器。 基本原理可以简单地用电流间的相互作用力来做定性说明:图8.3.1-1，由安培定律可知，短导线ab所受的作用力F（安培力）方向向右，因此短导线将向右方加速运动。 图8.3.1-1 工作原理：如果把这段短直导线当作炮弹，那两条平行长直导线当作炮架。这就是一尊电磁轨道炮了。图8.3.1-2是电磁轨道炮的结构示意图。图8.3.1-1中的活动短导线ab由滑块（炮弹）取代，两条平行长直导线由两条平行导轨图8.3.1-2取代。发射时，强大的电流从一直导轨流经炮弹后，再从另一直导轨流回，电流产生的强磁场使通有电流的炮弹在安培力作用下被加速，以很大的速度射出。 图8.3.1-2 8.3－应用知识(1) 图8.3.1-3 8.3－应用知识(2) (8-57)式中的比例系数是霍尔系数，称为霍耳片的灵敏度。 图8.3.2-1 ------(8-56) ------(8-57) 8.3－应用知识(3) 对霍尔效应的解释： ------(8-60) 霍尔效应的应用： 可见 与载流子数密度n成反比。在金属导体中，由于载流子的数密度很大，因而金属导体的霍耳系数很小，相应的霍耳电压也就很弱，而在半导体中，由于载流子的数密度比金属要低得多，因而半导体的霍耳系数比金属导体大得多。所以半导体能产生很强的霍耳效应。 （1）研究半导体材料的性能 根据实验测定霍耳电压和霍耳系数的正负来判断出载流子带的是正电还是负电。对半导体，可确定半导体的导电类型。即，如果载流子是负的，则为n型半导体；如果裁流子是正的，则为p型半导体。通过测定系数 的大小，由(8-60)式还可计算出载流子的浓度。 由(8-57)式可知，对给定的霍耳元件（ 和d为已知），通以电流I ，测出相应的霍耳电压 ，即可求得待测磁感应强度 。高斯计就是根据这一原理设计的。此外，利用霍尔效应可以测量电流、功率等。 8.3－应用知识(4) 图8.3.2-2 8.3－应用知识(5) 例8.2.3-3图（b） 设螺绕环的半径为R1，R2共有N匝线圈。以平均半径R作圆为安培回路 L,可得： n 为单位长度上的匝数。 螺绕环管外磁场为零。 其磁场方向与电流满足右手螺旋。 同理可求得 例求载流螺绕环内的磁场 设环很细，环的平均半径为R ，总匝数为N，通有电流强度为 I 8.2.3－安培环路定理(10) 练习：如图，螺绕环截面为矩形 外半径与内半径之比 高 导线总匝数 求： 1. 磁感应强度的分布 2. 通过截面的磁通量 解： 1. 8.2.3－安培环路定理(11) 8.2.4　磁场对运动电荷的作用 人物简介——洛伦兹： 一、磁场对运动电荷的作用力 （1）速度方向与磁场方向平行 带电粒子受到的磁场力为零。 （2）当运动电荷垂直于磁场方向运动时 B B 带电粒子所受的的磁力最大，为 （3）当运动度方向与磁场方向有夹角时 把速度分解成平行于磁场的分量与垂