9-第4章1 恒定磁场.ppt

电磁学 * 作 业 4－3，4－4，4－8，4－15 直线加速器是采用沿直线轨道分布的高频电场加速电子、质子和重离子的装置。 * 回旋加速器，就像很多圈圈样的，不用造得太大，它需要考虑粒子的运动周期，关系到质量，但是因为狭义相对论，粒子高速运动时质量会显著增大，周期就变了，所以回旋加速器不能给以粒子较大的能量和速度。而直线加速器没有这个缺点，缺点就是要造得好长好长，但它可以把粒子的速度加到接近光速（到极限了） * 电磁学 * 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1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖. 电磁学 * 回旋加速器构造： 窄缝 中心附近放有 粒子源 电磁学 * Ｕ ｔ 工作条件：交变电流的周期等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。 回旋加速器工作原理 频率与半径无关 到半圆盒边缘时 电磁学 * 我国于1996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 . 电磁学 * 六、霍耳效应 (Hall effect) 电磁学 * 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 + - 电磁学 * 一、毕奥—萨伐尔定律 §4.2 电流的磁场 1、引入： 毕奥和萨伐尔的第一类实验表明： 电流元产生磁场的规律称为毕奥—萨伐尔定律 实验表明：①P点磁感应强度的方向垂直折线平面向外； ②P点磁感应强度的大小为 毕奥、萨伐尔的第二类实验： 电磁学 * P * (?o= 4 ??10-7 T·m·A-1) 真空磁导率 毕奥—萨伐尔根据电流磁作用的实验结果分析得出电流元在空间产生的磁场： 毕奥—萨伐尔定律 整段载流导线在点 P 处的磁感强度 磁感强度叠加原理 电磁学 * 1 2 3 4 5 6 7 8 例 判断下列各点磁感强度的方向和大小. 1、5 点 ： 3、7点 ： 2、4、6、8 点 ： ? P O 电磁学 * 磁场中某点的总磁感应强度等于所有电流元各自在该点产生的磁感应强度的矢量和，即 一段有限长电流在某点产生的磁感应强度为 多段有限长电流在某点产生的磁感应强度为 二、磁感应强度的叠加原理 电磁学 * 大小： 方向：垂直板面向里 a . 任取电流元 需要统一积分变量进行积分。 其在 点的磁感应强度为 ， 例1、直线电流的磁场（ P162）： 三、典型电流的磁场 电磁学 * 由几何关系： 得： 统一θ为积分变量 0 z 电磁学 * 一段直电流的磁场公式： 其中： — P 点与直电流间的垂直距离； — 起点电流元的方向与该电流元 — 终点电流元的方向与该电流元 a ★ 结论： . × 到 P 点矢径的夹角； 到 P 点矢径的夹角。 电磁学 * . . . ★ 结论： (1) 直电流延长线上各点的磁场： (2)“无限长”直电流的磁场： 例： I B B I X 电磁学 * 2. 圆电流轴线上的磁场 (已知: R 、I ) 建立坐标系 Oxy 如图： 任取电流元 分析对称性： 大小： 方向： 讲义 P163 解： 其在 P 点的磁感应强度 电磁学 * ★ 结论： （1）圆电流圆心处的磁场： （2）一段圆弧电流在圆心处的磁场： I 电磁学 * 定义载流线圈的磁矩: （3）P点很远，即 则： I S I S 说明：只有当圆形电流的面积S很小，或场点距圆电流很远时，才能把圆电流叫做磁偶极子. 电磁学 * (a) 如图, 求 。 (b)如图, 求 。 电磁学 * (c) 如图, 求 。 × 小结 对复杂形状的载流导体，可将其分解为几种简单的载流 导体，然后求其矢量和。 电磁学 * 设螺线管单位长度的匝数为n（线圈匝密度）。 P ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? x x dx 该元线圈中的电流为 r