文本教程课件2恒磁场.pptx

5 磁场对载流导体和载流线圈的作用一、安培力安培力：电流元在磁场中受到的磁力安培定律大小方向判断 右手螺旋载流导线受到的磁力电流元所受作用力电流元所受作用力图示为相互垂直的两个电流元讨 论P105 例23它们之间的相互作用力取电流元B×?方向方向均匀磁场中载流直导线所受安培力受力大小积分结论a二、电流单位，两无限长平行载流直导线的相互作用力导线1、2单位长度上所受的磁力为：电流单位“安培”的定义： 放在真空中的两条无限长平行直导线，各通有相等的稳恒电流，当导线相距1米，每一导线每米长度上受力为2×10-7牛顿时，各导线中的电流强度为1安培。取电流元例、均匀磁场中任意形状导线所受的作用力受力大小方向如图所示建坐标系取分量积分推论在均匀磁场中任意形状闭合载流线圈受合力为零练习 如图 求半圆导线所受安培力方向竖直向上abxdL例：求一无限长直载流导线的磁场对另一直载流 导线ab的作用力。 已知：I1、I2、d、L解：载流线圈的磁矩对于通电平面载流线圈.三、磁场对载流线圈的作用.如果线圈为N匝讨论（1）（2）（3）.....................四 、 磁力的功1.载流导线在磁场中运动时磁力所做的功.+.2.载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功例：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300角，如右图，设线圈有N匝，问：（1）线圈的磁矩是多少？ （2）此时线圈所受力矩的大小和方向？ （3）图示位置转至平衡位置时， 磁力矩作功是多少？解：（1）线圈的磁矩pm的方向与B成600夹角磁力矩的方向由 确定，为垂直于B的方向向上。即从上往下俯视，线圈是逆时针（2）此时线圈所受力矩的大小为（3）线圈旋转时，磁力矩作功为可见，磁力矩作正功6 带电粒子在磁场中的运动一、带电粒子在磁场中的运动洛仑兹力大小力与速度方向垂直。不能改变速度大小，只能改变速度方向。方向粒子做直线运动××××××××××××××××××××××××粒子做匀速圆周运动××××××qR螺距 h ：洛仑兹力与安培力的关系(P143) 电子数密度为n，漂移速度udl内总电子数为N=nSdl，每个电子受洛仑兹力fN个电子所受合力总和是安培力吗? 洛伦兹力f 作用在金属内的电子上安培力 作用在导体金属上作用在不同的对象上自由电子受力后，不会越出金属导线，而是将获得的冲量传递给金属晶格骨架，使骨架受到力 电子受洛仑兹力的合力骨架受到的冲力证明：先说明导线中自由电子与宏观电流I的关系自由电子做定向运动，漂移速度u，电子数密度为n电流强度I：单位时间内通过截面的电量则在?t时间内，通过导体内任一面元S迁移的电量为J 电流密度电流N=nS?lN个电子所受合力总和大小I 传递机制可以有多种，但最终达到稳恒状态时，如图导体内将建立起一个大小相等方向相反的横向电场E（霍尔场）电子受力：洛伦兹力f ， E的作用力f带正电的晶格在电场中受到f f——与电子所受洛伦兹力f方向相同 安培力是晶格所带电荷受力f的总和 结论：安培力是电子所受洛伦兹力的宏观表现 P153P154---------------------------------------+----------磁聚焦速度选择器回旋加速器初始时D2处于高压区，q粒子受电场力后以 进入D1内做圆周运动。若缝隙间的交变电场以不变周期 变化经过 后， q粒子受电场力后以 进入D2内做圆周运动。当 可与光速比较时若D形盒半径为R，则粒子最终速度所获动能为：粒子回旋周期SOKAC三、带电粒子荷质比的测定磁聚焦法质谱仪离子经过速度选择器后离子在磁场 B2 中：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四、霍耳效应RH---霍耳系数++++ 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++++++++霍耳效应原理 带电粒子在磁场中运动受到洛仑兹力q0++++++++++++++++++++++++q0总结(1) q0时，RH0,(2) q0时，RH0,霍耳效应的应用1、确定半导体的类型n型半导体载流子为电子p型半导体载流子为带正电的空穴2、根据霍耳系数的大小的测定， 可以确定载流子的浓度 霍耳效应已在测量技术、电子技术、计算技术等各个领域中得到越来越普遍的应用。