罗益民大学物理之第11章稳恒磁场..ppt

2. 速度选择器 3 . 回旋加速器 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. 回旋加速器 初始时D2处于高压区，q粒子受电场力后以 进入D1内做圆周运动。 经过 后， q粒子受电场力后以 进入D2内做圆周运动。 若缝隙间的交变电场以不变周期 变化 若D形盒半径为R， 则粒子最终速度 所获动能为： 当 可与光速比较时 粒子回旋周期 目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。 世界第二大回旋加速器在欧洲加速中心，加速器分布在法国和瑞士两国的边界，加速器在瑞士，储能环在法国。产生的高能粒子能量为280亿电子伏特。 欧洲核子研究中心(CERN)座落在日内瓦郊外的加速器：大环是直径8.6km的强子对撞机，中环是质子同步加速器。 我国于1994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 . 4 . 磁约束 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - A A’ K + L b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 速度选择器 三、带电粒子荷质比的测定 1.汤姆孙实验 L b + - o L b + - o 上述计算 的条件 电子比荷 L b + - o K A C S O 2. 磁聚焦法 离子经过速度选择器后 离子在磁场 B2 中： 3. 质镨仪 速度选择器 照相底片 四、霍耳效应 四、霍耳效应 厚度b,宽为a的导电薄片，沿x轴通有电流强度I，当在y轴方向加以匀强磁场B时，在导电薄片两侧 产生一电位差 ，这一现象称为霍耳效应 RH---霍耳系数 霍耳效应原理 带电粒子在磁场中运动受到洛仑兹力 q0 + + + + + + + + + + + + 此时载流子将作匀速直线运动，同时 两侧停止电荷的继续堆积，从而在 两侧建立一个稳定的电势差 安培环路定理 说明： 电流取正时与环路成右旋关系 如图 在真空中的稳恒电流磁场中，磁感应强度 沿任意闭合曲线的线积分（也称 的环流），等于穿过该闭合曲线的所有电流强度（即穿过以闭合曲线为边界的任意曲面的电流强度）的代数和的 倍。即： 环路所包围的电流 由环路内外电流产生 由环路内电流决定 位置移动 不变 不变 改变 静电场 稳恒磁场 磁场没有保守性，它是 非保守场，或无势场 电场有保守性，它是 保守场，或有势场 电力线起于正电荷、 止于负电荷。 静电场是有源场 磁力线闭合、 无自由磁荷 磁场是无源场 四、安培环路定理的应用举例 若能找到某个回路L使之满足： I L I R 当场源分布具有高度对称性时，利用安培环路定理计算磁感应强度 1. 无限长载流圆柱导体的磁场分布 分析对称性 电流分布——轴对称 磁场分布——轴对称 已知：I、R 电流沿轴向，在截面上均匀分布 的方向判断如下： I R 作积分环路并计算环流 如图 利用安培环路定理求 作积分环路并计算环流 如图 利用安培环路定理求 I R 结论：无限长载流圆柱导体。已知：I、R R I 讨论：长直载流圆柱面。已知：I、R r R O 练习：同轴的两筒状导线通有等值反向的电流I, 求 的分布。 电场、磁场中典型结论的比较 外 内 内 外 长直圆柱面 电荷均匀分布 电流均匀分布 长直圆柱体 长直线 已知： I、n(单位长度导线匝数) 分析对称性 管内磁力线平行于管轴 管外靠近管壁处磁场为零 . . . . . . . . . . . . . . . 2. 长直载流螺线管的磁场分布 L R 计算环流 利用安培环路定理求 . . . . . . . . . . . . . . . 已知：I 、N、R1、R2 N——导线总匝数 分析对称性 磁力线分布如图 作积分回路如图 方向 右手螺旋 3. 环形载流螺线管的磁场分布 R1 R2 r B r O 计算环流 利