大学物理-电流与磁场.ppt

* * 1819年丹麦物理学家奥斯特发现：在载流导线附近的小磁针会发生偏转 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 无限长直载流导线验证安培环路定理： * * 无限长直载流导线验证安培环路定理： * * * * * * * * * * * * 七、安培环路定理的应用 基本步骤： 分析电流?磁场分布的对称性，选取适当安培环路，使B从积分号内提出。 方法是：使安培环路L经过待求场点， L上各点B的量值均匀或为零，且方向与L相切或垂直。 能用安培环路定理计算的磁场分布主要有： 1. 无限长载流导线，圆柱，圆筒； 2. 螺绕管，无限长密绕螺线管； 3. 无限大载流平面，平板等。 例7-6. 求无限长载流圆柱形导体的磁场分布。 解：作半径为r 的圆环为积分回路L,依安培环路定理 横截面图 . I r L 例7-7. 求长直螺线管内的磁感强度(I, 单位长度的匝数n已知)。 解： 分析磁场分布 管内中央部分，轴向B均匀，管外B近似为零。 作安培回路abcd如图： P c d a b 根据安培环路定理 例7-8. 求载流螺绕环的磁场分布(R1、R2、总匝数N、I已知)。 R1 R2 解： 分析磁场分布——对称性 相等 点的集合 ——同心圆环 以中心O,半径 r 的圆环为安培环路L 根据安培环路定理 一、磁现象的电本质 小 结 一切磁现象都起源于电荷的运动。 二、磁感应强度的计算 磁感应强度：描述磁场强弱和方向的物理量。 1、应用毕奥—萨伐尔定律 方向： 适用于任意的线电流、面电流和体电流 2、应用安培环路定理 适用于分布具有某种对称性的电流，例如无限长载流导线、圆柱、圆筒，无限长密绕螺线管，无限大载流平面、平板等。 三、真空中恒定磁场的高斯定理 1. 磁感应强度的描述： 函数法： 图像法：磁感应线 2. 磁通量 3. 真空中恒定磁场的高斯定理 磁场对运动电荷和载流导线的作用 一、磁场对运动电荷的作用力—洛仑兹力 大小： 方向： 右手螺旋关系 + F v ? 讨论： 1. 力F方向垂直v和B确定的平面。 2. 力F 改变速度v方向，不改变大小,不作功。 二、带电粒子在磁场中的运动 1. 运动方向与均匀磁场方向平行 + B v 结论： 带电粒子作匀速直线运动。 2. 运动方向与均匀磁场方向垂直 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v B F R + 运动方程: 运动半径： 运动周期： 结论：带电粒子在磁场中作匀速圆周运动，其周期与速度无关。 3. 初速度沿任意方向进入均匀磁场 vy 匀速圆周运动 vx 匀速直线运动 ——螺旋运动 运动半径： 运动周期： 螺距： 三、电荷在电场和磁场中运动的实例 1. 速度选择器 + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - 离子源 Fm Fe v E ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B + 相同速度带电粒子 2. 质谱仪 质谱仪是研究物质同位素的仪器。 R + - ? ? ? P ? ? ? ? ? ? ? ? ? N ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B N ：离子源 P：速度选择 荷质比： q、v、B不变，R与m成正比， 同位素按质量大小排列。 3. 回旋加速器 回旋加速器是原子核物理、高能物理等实验研究的一种基本设备。 通过半圆盒的时间： V ? B 振荡周期： 频率： 粒子动能： 4. 霍尔效应 现象：导体中通电流I，磁场 垂直于I，在既垂直于I，又垂直于 方向出现电势差?U。 (2) 用电子论解释 y z ?U B x I + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -