磁场对载流导体的作用.ppt

关于磁场对载流导体的作用电流强度的单位“安培”的定义一恒定电流，若保持在处于真空中相距1m的两无限长、而圆截面可忽略的平行直导线内，则在此两导线之间产生的力在每米长度上等于2?10－7N，则导线中的电流强度定义为1A（p117）与P91的定义等价，但注意两个定义表述上的区别第2页,共28页，星期六，2024年，5月例如图所示，一根弯曲的刚性导线载有电流，导线放在磁感应强度为的均匀磁场中，的方向垂直纸面向外，设部分是半径为的半圆，．求该导线所受的合力．第3页,共28页，星期六，2024年，5月解根据安培定理，、两段所受安培力的大小为，方向都向下．在段上任取一电流元，它所受安培力的大小为．第4页,共28页，星期六，2024年，5月的方向向下．第5页,共28页，星期六，2024年，5月5.3矩形载流线圈在均匀磁场中所受力矩在均匀磁场中刚性矩形线圈——不发生形变；合力=0，合力矩＝？磁矩m第6页,共28页，星期六，2024年，5月5.4载流线圈的磁矩在均匀磁场中任意形状线圈将线圈分割成若干个小窄条小线圈所受力矩dL总力矩若线圈平面与磁场成任意角度，则可将B分解成第7页,共28页，星期六，2024年，5月结论：线圈的磁矩所受的力矩磁矩的方向第8页,共28页，星期六，2024年，5月5.5磁偶极子与载流线圈的等价性(略)5.6直流电动机的原理(略)5.7电流计线圈所受磁偏转力矩(略)第9页,共28页，星期六，2024年，5月§6带电粒子在磁场中的运动实验证明：运动电荷在磁场中受力洛仑兹力做功吗？洛仑兹力与安培力的关系？6.1洛仑兹力例:P125第10页,共28页，星期六，2024年，5月6.2洛仑兹力与安培力的关系电子数密度为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，使骨架受到力第11页,共28页，星期六，2024年，5月证明：骨架受到的冲力电子受洛仑兹力的合力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：单位时间内通过单位面积的电量则在?t时间内，通过导体内任一面元S迁移的电量为电流j电流密度第12页,共28页，星期六，2024年，5月N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ff——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(问题：这一过程是否与洛仑兹力不作功相矛盾？)第13页,共28页，星期六，2024年，5月洛仑兹力2.时1.时带电粒子在均匀磁场中的运动第14页,共28页，星期六，2024年，5月回旋周期或回旋频率与带电粒子的速率及回旋半径无关．第15页,共28页，星期六，2024年，5月3.螺旋线的半径分解为和第16页,共28页，星期六，2024年，5月回旋周期螺距从磁场中某点发射一束很窄的带电粒子流，它们的速率都很相近，且与的夹角都很小，尽管会使各个粒子沿不同半径的螺旋线运动，但是却近似相等，因此的螺距也近似相等，所以各个粒子经过距离后又会重新会聚在一起，称之为磁聚焦．第17页,共28页，星期六，2024年，5月螺距第18页,共28页，星期六，2024年，5月荷质比的测定:汤姆孙法测荷质比磁聚焦法测荷质比第19页,共28页，星期六，2024年，5月交变电场的周期离子的最终速率离子的动能回旋加速器:回旋加速器的基本原理就是利用回旋频率与粒子速度无关的性质回旋半径第20页,共28页，星期六，2024年，5月霍耳效应原理：带电粒子在磁场中运动样品：导体或半导体长方形样品