大学物理下7-7-8带电粒子、载流导线受力.ppt

第七章 恒定磁场 物理学 第五版 第七章 恒定磁场 物理学 第五版 一 带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 磁场力（洛伦兹力） 运动电荷在电场和磁场中受的力 + 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * 二 带电粒子在磁场中运动举例 1 回旋半径和回旋频率 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * 2 磁聚焦 （洛伦兹力不做功） 洛伦兹力 与 不垂直 螺距 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * 磁聚焦 在均匀磁场中点 A 发射一束初速度相差不大的带电粒子，它们的 与 之间的夹角 不同，但都较小，这些粒子沿半径不同的螺旋线运动，因螺距近似相等相交于屏上同一点，此现象称为磁聚焦。 应用 电子光学(电子显微镜)等。 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 螺距 * 3 电子的反粒子 电子偶 显示正电子存在的云室照片及其摹描图。 铝板 正电子 电子 1930年狄拉克预言自然界存在正电子。 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 1932年安德森用实验证实了正电子的存在。 * 1 质谱仪 70 72 73 74 76 锗的质谱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - + 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 三 带电粒子在电场和磁场中运动举例 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * 2 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1 MeV的能量，为此1939年劳伦斯获诺贝尔物理学奖。 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * 频率与半径无关 到半圆盒边缘时 回旋加速器原理图 N S B O ~ N 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * 我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素。 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * 3 霍耳效应 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * I + + + + + + - - - - - 霍耳系数 霍耳电压 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 * I + + + + - - - P 型半导体 + - 霍耳效应的应用 (2) 测量磁场 霍耳电压 (1) 判断半导体的类型 + + + - - - N 型半导体 - I + - 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 d为导体块顺着磁场方向的厚度。 * S 一 安培力 洛伦兹力 安培力公式 7-8 载流导线在磁场中所受的力 * 有限长载流导线所受的安培力 7-8 载流导线在磁场中所受的力 * A B C o r 7-8 载流导线在磁场中所受的力 例 1 如图一通有电流I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r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。 解 根据对称性 * 7-8 载流导线在磁场中所受的力 A B C o r 因 由于 故 * P L 解 取一段电流元 例2 求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和I。 7-8 载流导线在磁场中所受的力 * 结论: 任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力，与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同。 7-8 载流导线在磁场中所受的力 P L 结论：任意形状平面闭合载流线圈在均匀磁场中所受合力为零。 * 例3 半径为R载有电流I2的导体圆环与电流为I1的长直导线放在同一平面内(如图)，直导线与圆心相距为d，且 R d两者间绝缘。 求：作用在圆电流上的磁场力。 O d R 7-8 载流导线在磁场中所受的力 解 * 7-8 载流导线在磁场中所受的力 O d R * 7-8 载流导线在磁场中所受的力 O d R * 二 磁场作用于载流线圈的磁力矩 7-8 载流导线在磁场中所受的力 如图均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP M N O P I * 第七章 恒定磁场 物理学 第五版 第七章 恒定磁场 物理学 第五版