大学物理 清华出版社 第十一章 磁力.ppt

第十一章 磁力 §11-1 带电粒子在磁场中的运动 一. 带电粒子在磁场中的运动 1.洛仑兹力 2. 时 1. 时 大小： 方向： （1）运动方向与磁场方向平行 + B v 二、带电粒子在均匀磁场中的运动 －－匀速直线运动 （2）运动方向与磁场方向垂直 匀速圆周运动 回旋周期 回旋半径 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? B R F + v 回旋频率 （3）运动方向沿任意方向 B 螺距 d ? + v －－沿螺旋线轨道运动 半径 回旋周期 三、磁聚焦 －－与速度方向无关。 从磁场中某点 发射一束很窄的带电粒子流，它们的速率 都很相近，且与 的夹角 都很小，尽管 会使各个粒子沿不同半径的螺旋线运动，但是 却近似相等，因此的螺距 也近似相等，所以各个粒子经过距离 后又会重新会聚在一起，称之为磁聚焦． §11-2 电磁场控制带电粒子运动的实例 一、速度选择器 Fm ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - E + v Fe 二. 霍耳效应 B 1879年，霍尔（E.H.Hall，1855－1936 ）发现，把一载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差。这一现象称为霍耳效应，这电势差称为霍耳电势差。 + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - V1 V2 I I 动态平衡时： x y z ?V - - - - - - - - - - - I I + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - d b B - v Fe Fm RH 称为霍耳系数 霍耳系数RH 与载流子密度n成反比。在金属中，由于载流子密度很大，因此霍耳系数很小，相应霍耳效应也很弱。而在一般半导体中，载流子密度n 较小，因此霍耳效应也较明显。 令： 如果载流子带正电荷，则 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 + - 三. 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 §11-3 载流导线在磁场中受到的磁力 一. 载流导线在磁场中受的力 设：载流子数密度 n 电流元截面积 S 电流元中的电子数 nSdl 载流子电量 q 作用在电流元上的作用力： 安培定律 ： 安培力： 磁场对电流的作用力 安培力的基本计算公式： 例1 计算长为L的载流直导线在均匀磁场B中所受的力。 I B ? 解： 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 . P L 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. P L 例 3 如图一通有电流 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 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