05 磁力.ppt

* 第14章 磁力 14.1 带电粒子在磁场中的运动 14.1 带电粒子在磁场中的运动 某点磁感应强度电量为q电荷在磁场中受到的洛仑兹力： 1、带电粒子平行进入均匀磁场 带电粒子不受力，作匀速直线运动。 带电粒子所受洛仑兹力总是与运动速度方向垂直，而且垂直于v 与B 构成的平面。带电粒子垂直进入均匀磁场时，洛仑兹力在一个平面内，粒子的运动轨迹为一圆周。 2、带电粒子垂直进入均匀磁场 周期： 向心力为洛伦兹力。 带电粒子以 ? 角进入磁场，在垂直 B 的方向上作圆周运动，在平行于 B 的方向上作匀速直线运动。 3、带电粒子以任意角进入均匀磁场 螺距h：相邻螺线间的距离 若一束速度大小近似相等、发散角很小的带电粒子进入纵向均匀磁场，则有： 粒子在磁场中作螺旋运动的半径不同，但螺距基本相同，粒子回旋一个周期后又重新汇聚一点。这种现象称为磁聚焦。 以速度 v 置入一带电量为 q 的粒子，粒子受到电场和磁场的共同作用。当粒子所受的电场力等于洛伦兹力时，粒子竖直向下运动穿过狭缝。 + + + - - - v E 速度选择器 Fe FL B 同位素：有相同的质子数和电子数，但中子数不同的元素。 用于同位素分析的仪器 质谱仪 质量大的同位素粒子，轨道半径大，质量小的同位素粒子，轨道半径小。不同质量的粒子在胶片屏上留下不同的质谱线。根据质谱线的位置，可推出同位素的质量。 质谱线 粒子在 B’ 中作圆周运动，其轨道半径： R B’ 胶片屏 + + + - - - v E 速度选择器 Fe FL B 14.2 霍尔效应 14.2霍尔效应 产生原因: 是由于运动电荷在磁场中受洛伦兹力的结果。 设载流导体的宽为 b，厚为 d。通有电流 I 。 I v B b d F VH q 载流导体放入磁场 B中，在导体上下两表面产生电势差的现象叫霍尔效应。 载流导体中的运动电荷在洛伦兹力的作用下，向上偏转，在导体的上表面积累了正电荷，下表面感应出负电荷，在上下两面间产生电场，出现霍尔电压 VH。带电粒子还受到向下的电场力作用。 I v B b d F VH q E 当电场力与洛伦兹力平衡时， VH 稳定。 由 Fe 定义： 为霍尔系数。 半导体界于导体与绝缘体之间，其内的自由电荷较少，故半导体的霍尔效应显著。 1.由于导体内有大量的自由电荷，n 较大，RH 较小，故导体的霍尔效应较弱。 2.半导体界于导体与绝缘体之间，其内的自由电荷较少，n 较小，RH 较大，故半导体的霍尔效应显著。 霍尔效应的应用 ① 测量半导体的性质 讨论 P 型半导体 n 型半导体 fL v v fL 由 VH 的正负就可知道半导体的类型。 I VH B B VH I 霍尔效应的应用 ① 测量半导体的性质 ② 测量磁场 由 可知 利用此原理制成高斯计测量外界磁场。探头用霍尔元件制成，通过测量 VH，折算成 B 。 探头 高斯计 ③ 测量大电流----几万安培 由 用霍尔元件测量大电流周围的磁场，可推算出动力线中流过的电流 I。 可知 B，再由无限电流 I 与 B 之间的关系可知 I 。 B I 14.3 载流导线在磁场中受的磁力 14.3 载流导线在磁场中受力 B 由于 a b I 证明：均匀磁场中曲线电流受的安培力，等于从起点到终点的直线电流所受的安培力。 则有 1、安培力公式 电流元在磁场中受力为： 此力称为安培力 例1：在无限长载流直导线 I1 傍，平行放置另一长为L的载流直导线 I2 ,两根导线相距为 a，求导线 I2所受到的安培力。 解： 同向电流相吸,异向电流相斥。 *