[理学]第9章 磁场对电流的作用.ppt

1.无限长直导线通过电流I1，在其旁边放一导线AB，长为l，与I1共面并相互垂直，通以电流I2，试求：AB导线受到的力的大小和方向。 粒子的动能 轨道半径 粒子引出速度 回旋加速器 加速器 3. 质谱仪 质谱仪是分析同位素的重要仪器。 从离子源产生的 离子，经过狭缝S1和S2之间的电场加速，进入速度选择器。从 速度选择器射出的粒 子进入与其速度方向 垂直的均匀磁场中， 最后，不同质量的离 子打在底片上不同位置处。冲洗底片，得到该元素的各种同位素按质量排列的线系(质谱)。 质谱仪 (1)速度与磁场垂直时，粒子轨道半径为： 对于同位素的离子，带电量应相同，因此，轨道半径仅仅由质量决定。每种同位素在底片上的位置不同，构成了质谱。如果底片上有三条线系，则元素应有三种对应的同位素。 质谱仪 (2)离子通过速度选择器的速度为： 只有上面速度的离子能通过速度选择器。 质谱仪 (3)某元素的一种同位素，速度和轨道半径分别为： 谱线位置与速度选择器的轴线间的距离应为轨道直径，即： 同位素的质量为： 质谱仪 4. 霍耳（E.C.Hall)效应 在一个通有电流的导体板上，垂直于板面施加一磁场，则平行磁场的两面出现一个电势差，这一现象是1879年美国物理学家霍耳发现的，称为霍耳效应。该电势差称为霍耳电势差 。 实验指出，在磁场不太强时，霍耳电势差 U与电流强度I和磁感应强度B成正比，与板的宽d成反比。 RH称为霍耳系数，仅与材料有关。 霍耳效应 导体中运动的载流子在磁场中受到洛仑兹力发生偏转，正负载流子受到的洛仑兹力刚好相反，在板的上下底面积累了正负电荷，建立了电场 EH ，形成电势差。 导体中载流子的平均定向速率为v，则受到洛仑兹力为qvB，上下两板形成电势差后，载流子还受到一个与洛仑兹力方向相反的电场力qEH ，二力平衡时有： + + + + - - - - EH ? B 霍耳效应 设载流子浓度为n，则电流强度与载流子定向速率的关系为： + + + + - - - - EH ? B 霍耳效应 例11-4 一架回旋加速器的振荡频率为12MHz，D形电极的半径为54cm。求加速氘核（质量为3.3×10-27kg ,带电荷量为1.6×10-19C）需要多大的磁感应强度，氘核的最大动能和最大速度各为多少? 氘核的最大动能为 回旋加速器 解： 第十一章 （三） B I 30° 1.一半径为R的半圆形闭合线圈通有电流I，线圈放在均匀外磁场B中，B的方向与线圈平面成30°角，如图所示，设线圈有N匝，问：1、线圈的磁距是多少？2、此时线圈所受磁场力的力矩的大小和方向？3、从如图所示位置转至平衡位置时，磁力矩做功是多少? 解：1、 2、 方向垂直平面向内 第十一章 （四） 600 （3） 原位置: 甘肃工业大学，陈玉红 甘肃工业大学，陈玉红 * 第九章 磁场对电流的作用 §1 安培定律 §2 均匀磁场对载流线圈的作用力矩 §3 平行电流间的相互作用力 §4 磁场力的功 §5 洛仑兹力 * 安培(Andre-Marie Ampere, 1775-1836),法国物理学家，电动力学的创始人。少年时期主要跟随父亲学习技艺，没有受过正规系统的教育。安培自幼聪慧过人，对事务有敏锐的观察力。他兴趣广泛，爱好多方面的科学知识。1799年安培开始系统研究数学，1805年定居巴黎，担任法兰西学院的物理教授，1814年参加了法国科学会，1827年被选为英国皇家学会会员。他还是柏林科学院和斯德哥尔摩科学院院士。 上页 下页 退出 返回 * 安培是近代物理学史上功绩显赫的科学家。特别在电磁学方面的贡献尤为卓著。从1814年参加科学会开始，在以后的二十多年中，他发现了一系列的重要定律、定理，推动了电磁学的迅速发展。1827年他首先推导出了电动力学的基本公式，建立了电动力学的基本理论，成为电动力学的创始人。 安培善于深入研究他所发现的各种规律，并且善于应用数学进行定量分析。1822年在科学学会上，他正式公布了他发现的安培环路定理。在电动力学中，这是一个重要的基本定律之一。安培的研究工作结束了磁是一种特殊物质的观点，使电磁学开始走上了全面发展的道路。为了纪念他的贡献，以他的名字命名了电流的单位。 上页 下页 退出 返回 * §1 安培定律 1. 安培力：磁场对载流导体的作用力。 2. 安培定律表述： 放在磁场中某点的电流元 所受到的磁场作用力dF的大小和该点的磁感应强度B的大小、电流元的大小以及 和B的夹角 的正弦成正比。即： 上页 下页 退出 返回 * 方向与矢积