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物理学11 磁场1
第十七章 磁力 作者:赵龙 * 第十八章磁场中的磁介质 作者:赵龙 * 17.4 带电粒子在电磁场中的运动 17.4.1、洛仑兹力 磁场对电流的作用力----安培力 电流的实质是导体内电荷的宏观定向移动,安培力的微观实质是磁场对运动电荷的作用。 dl内的带电粒子数 每个带电粒子受力 考虑 与 同方向 称为洛仑兹力 大小 洛仑兹力不做功,只改变 的方向;不改变 的大小 洛仑兹力的特点: 确定的平面 方向 时, 沿 方向 时, 沿 反方向 17.4.2、带电粒子在电磁场中的运动 带电粒子:质量 m ,电荷 q ,速度 电场 ,磁场 , 同时存在 由牛顿第二定律 为一般情况下,带电粒子在电磁场中运动方程 直线运动 讨论几种情况: 带电粒子的运动与重力场中物体的运动相似 1、匀强电场中的带电粒子 为恒力 斜抛运动 横抛运动 2、匀强磁场中的带电粒子 ① 匀速直线运动 ②匀速率圆周运动 与 无关 ③螺旋线运动 大小不变,方向改变,匀速圆周运动 不受 影响,匀速运动 螺距 运动的合成 不变,轨迹是一条螺旋线 半径 周期 实验结论: 17.4.3、霍耳效应 实验现象: 横截面为长方形导体 长宽如图,电流 I 横向磁场 写成等式: 上下两表面出现电势差 与导体的材料种类有关 称霍耳系数 理论解释-----在磁场中的运动电荷受到洛仑兹力的作用 设:导体内运动的电荷为正电荷 上面出现正电荷;下面出现负电荷。 产生电场 电场力 当 时,电荷增加 至 时止 是与材料有关的常数 比较实验定律 =常数 测量材料的 可知:①载流子正负;②载流子密度 与 方向相反 当 时 18.1 物质的磁性 18.1.0 引子 静电场中的电介质 在外电场 E0 中的产生极化电荷 形成附加电场 总是和 方向相反 介质内的电场 总是消弱原电场 机制不同,结果相同 电介质极化 有极分子----取向极化 无极分子----位移极化 18.1.1、磁介质 磁介质内部的磁场 相对磁导率 所有物质在磁场中都能被磁化,但磁化程度有很大差异。 磁介质因磁化产生的附加磁场 和 方向可能相同,也可能相反 根据 的不同 磁介质可分为三类 顺磁质 抗磁质 铁磁质 18.1.2、顺磁质 顺磁质材料----锰、铂、氮、氧 电子绕原子核旋转 → 分子电流 → 分子磁矩 在分子周围产生磁场 无外磁场时, 取向杂乱无章,对外不显磁性 有外磁场时, 向外场方向转动,形成附加磁场 B 增加 和 同方向 18.1.3、抗磁质 抗磁质材料---金、银、铜、锌、硫、铅 无外磁场时,分子磁矩 多个电子绕原子核转动 但各方向取向几率相同 综合效果: 每个电子转动形成磁矩 磁矩 角动量 在外磁场中,电子转道转轴绕 进动,产生附加磁矩 附加磁场 和 相反 顺磁质和抗磁质都有 铁磁质内部存在宏观很小,而微观很大的区域,区域内原子磁矩都平行排列----处于饱和磁化状态;有外磁场存在时,与外磁场方向相同的磁筹面积不断扩大,与外磁场方向相反的磁筹面积不断减小。 18.1.4、铁磁质 铁磁质材料----铁、钴、镍 例:电饭锅 磁畴观点 特点: ① ② ③ 存在剩磁 时 ④ 存在居里点 ,当 时,变为顺磁质 18.1.5、磁介质的磁化曲线 B - H 曲线 长直螺线管内的磁场与介质无关 对于不同的磁介质 顺磁质 抗磁质 顺磁质 抗磁质 常数 常数 B 是 H 的单值函数 0 - 1 增加较慢 1 - 2 急剧增加 2 - 3 增加较慢 3 - 4 饱和 铁磁质 与 H 有关,不是常数 18.1.6、铁磁质的磁滞回线 剩磁 去磁 称矫顽力 有害的剩磁: (1)、手表磁化,走时不准; (2)、录音机磁头磁化,音质变坏; (3)、电视机显像管磁化,图像变色; 有用的剩磁: (1)、计算机技术中的数据存储; (2)、录音带、录像带上的磁信号; 消磁方法: 1、洛仑兹力 2、带电粒子在电磁场中的运动 小 结: 在匀强电场中的运动 在匀强磁场中的运动 匀速率圆周运动 匀速直线运动 螺旋线运动 半径 周期 螺距 3、霍尔效应 实验现象 理论解释 霍尔系数 分类: 顺磁质 抗磁质 铁磁质 4、磁介质 磁介质内部的磁场 相对磁导率 5、顺磁质的磁化 分子磁矩:
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