大学物理II（杜朝玲）09稳恒磁场.pptVIP

[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 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 三、磁力（磁力矩）的功 cd 受水平向右的安培力作用 移动到c’d’时 1. 磁力对载流导线的功 d? 2. 磁力对载流线圈的功 线圈从?1转到?2时 以上结果具有普遍意义，即电流I 不变时，磁力的功或磁力矩的功为 [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 解： (1)线圈磁矩 (2)磁力矩大小为 方向竖直向上 (3)线圈从该位置转到平衡位置时 磁力矩作正功，它使夹角减少到零 真空中磁场 磁感应强度 磁力 叠加法 环路定理 电荷 载流导线 载流线圈 功 运动电荷 * * * * * * * * * [例7]试求一无限长螺线管内的磁场分布。设螺线管单位长度上绕有n匝线圈，通有电流I 解：作一矩形闭合回路abcda(如图) ----均匀磁场 [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。 解：设电流密度方向垂直于纸面向外 P 大小为 填补法：设想在空洞里同时存在密度为 和 的电流 半径为R的无限长载流导体 P 方向如图 半径为a的无限长载流圆柱体 方向如图 P 方向竖直向上 [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 两侧是均匀磁场, 大小相等，方向相反 载流螺绕环(环形螺线管) 内的磁场。 磁场对称性分析： 过管内场点P作同心圆周（安培环路），取其绕行方向为逆时针. 由安培环路定律 解 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? I O ? P r ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ ⊙ I I 磁感强度 叠加法 环路定理 运动电荷 一、洛仑兹力 §8-5 磁场对带电粒子的作用 一个电荷受力 ----洛仑兹力 设q以初速 进入均匀磁场 (1) ： (2) : 作匀速直线运动 在垂直于磁场的 平面内作匀速圆周运动 周期 一个电荷在均匀磁场中运动 (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 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 讨论： (1)导体：n很大(约1029/m3)，霍耳效应不明显 (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 §8-6 磁场对载流导线的作用 对任意载流导线L ----安培力 一、安培定律 [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 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？ 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 解: 添加da 直导线构成闭合回路abcda 建立坐标系 又 [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 由对称性有 方向竖直向上 二、磁场对载流线圈的作用 大小相等，方向相