[理学]07稳恒磁场.ppt

三、安培分子电流假说 安培分子电流观点：物质的每个分子都存在着回路电流----分子电流 磁作用通过磁场进行 　 (1)无论电荷静止还是运动，都会激发电场，所以电荷间都存在库仑作用 (2)运动的电荷才会激发磁场，即只有运动电荷之间才存在磁的相互作用 三、 电流的磁场 （毕—萨定律） (1)圆心处，x =0 所有电流线元在P点的 同向 绕轴转动时形成的电流为 [例8]半径为R的无限长直导体，内部有一与导体轴平行、半径为a的圆柱形孔洞，两轴相距为b。设导体横截面上均匀通有电流I，求P点处的磁感应强度。 半径为a的无限长载流圆柱体 [例9]一无限大导体薄平板通有均匀的面电流密度(即通过与电流方向垂直的单位长度的电流)，大小为j。求平面外磁场的分布 解：作矩形闭合回路abcda 一、带电粒子在磁场中的运动 设q以初速 进入均匀磁场 (1)导体：n很大(约1029/m3)，霍耳效应不明显 [例10]一载有电流I、半径为R的半圆形导线, 放在均匀磁场中, 磁场与导线平面垂直, 求该导线所受安培力 讨论： (1)均匀磁场中任意形状的导线，可用等效直导线方法计算所受磁力 (2)闭合电流回路在均匀磁场中所受磁力为零 [例12]如图的导线，通有电流I，放在一个与均匀磁场垂直的平面上，求此导线受到的磁力 [例13]一圆柱形磁铁N极的正上方水平放置半径为R的导线环，其中电流I沿顺时针方向(俯视)流动。导线所在处磁场方向都与竖直方向成角?。求导线环所受的磁场力 解：在环上取电流元 ，所受磁力 矢量式 ? =0：线圈受到的磁力矩为零 (2)均匀磁场中的载流线圈所受合力为零，但力矩不为零 [例14]与长直载流导线相距r处有一长宽分别为a和b的矩形载流线框，求此时该线框受到的磁场力 六、磁力的功 [例15]半径R、载流I的半圆形闭合线圈共有N匝，当均匀外磁场方向与线圈法向成60o角时，求(1)线圈的磁矩；(2)此时线圈所受磁力矩；(3)从该位置转到平衡位置，磁力矩所作的功 (3)线圈从该位置转到平衡位置时 解：四边受磁力方向如图，大小为 方向水平向左 方向相反，相互抵消 1.磁力对载流导线的功 cd 受水平向右的安培力作用 移动到c’d’时 回旋加速器 在较小的范围内实现 多级加速,获得高能量 测定带电粒子的荷质比 (3) 与 斜交： ----平行于磁场匀速运动 ----垂直于磁场作匀速圆周运动 回旋半径 螺距 运动轨迹：螺旋线 磁聚焦 实际应用 磁透镜 阴极射线管(CRT) 电视机 照相机 投影机 计算机 …… 二、霍耳效应 1.霍耳效应 霍耳效应 实验表明 RH：霍耳系数，与材料有关 2.机理分析 设自由电子平均定向速度为 , 数密度为n 平衡时 霍耳电势差 对正载流子 (2)测定霍耳系数(或霍耳电势差)：可判定载流子正负，测定载流子浓度 半导体霍耳效应明显 n型：载流子以电子为主 p型：带正电的空穴为主 讨论 磁流体发电 [例] 已知 判断载流子性质 设载流子为正电荷（空穴），P型半导体 + + + + - - - - 则： 与已知结论不符 故载流子应为负电荷（电子），n型半导体 三、磁场对载流导线的作用 安培定律 对任意载流导线L ----安培力 dF dl I B 解：建立如图坐标系 取电流元 所受安培力大小 方向沿径向向外 由对称性知，合力方向沿y轴正向 方向向上 矢量式: 问题：A到B载流直导线结果如何？ 解：建立如图的坐标系 任取电流元 [例11]一弯曲通有电流I的平面导线，端点A、B距离为L，均匀磁场 垂直于导线所在平面，求导线所受磁力 同理 矢量式: 问题：A到B载流直导线结果如何？ 解: 添加da 直导线构成闭合回路abcda 建立坐标系 又 由对称性有 方向竖直向上 四、平行载流导线间的相互作用力 1导线在2导线处所产生的磁感应强度大小为 方向如图 对2导线上任一电流元的作用力 大小为 方向由2导线垂直指向1导线 同理有 方向与 相反 相互吸引 五、磁场对载流线圈的作用 大小相等，方向相反，且在同一直线上 ----相互抵消 大小相等, 方向相反, 但不在同一直线上 力矩大小为 方向竖直向上 ----适用于均匀磁场中任意形状的平面线圈 对N匝线圈 (1) ? =? /2：线圈受的磁力矩最大 讨论 ----处于最不稳定状态 ----稳定的平衡位置 ? =? ：线圈所受力矩为零 ----不稳定的平衡位置 稍受扰动，就转向? =0的位置 (3)非均匀磁场中的载流线圈