大学物理 第8章恒定（稳恒）磁场.pptVIP

霍尔效应可以用带电粒子受的磁力和电场力平衡来解释自由电子受的磁力：方向：向上AA当Fm=Fe时，电子不再漂移，结果在导体上下两侧形成一横向电势差：金属导体2、解释导体两侧会出现电荷积累，形成一附加电场，方向向上，电子受到的此附加电场力为：方向：向下导体内的载流子为自由电子为例：若电子的浓度为n,则电流为：两端的电势差：即可得霍尔系数：一般地：霍尔电势差：3、霍耳效应的应用此系数k决定于载流子的正负，因此实验测定霍耳电势差，就可判断载流子的正、负。对半导体，用这个方法判定它是空穴型还是电子型导电，还可确定载流子的浓度。*判定导电机制*测量未知磁感应强度例8-18b=2cm米宽，d=0.1cm厚的金属带，载有20A电流，处于磁感应强度为2.0T的均匀磁场中，测得霍尔电势差为4.27μV。求（1）金属带中电子的漂移速度vd；（2）电子的浓度；（3）M和N点哪点电势高？（4）如用P型半导体代替金属带，M和N点哪点电势高？MNBI解：自由电子受磁力和霍尔电场力平衡Vd=1.07×10-4(m/s)（1）（2）MN两侧的霍尔电势差n=5.84×1028（m-3）（3）电子在洛仑兹力作用下向N侧偏转，M点电势高。（4）P型半导体载流子多为空穴（正电荷导电），在磁力作用下向N侧偏转，N点电势高将工作气体加热到很高的温度，使其充分电离，形成等离子体，然后等离子体以很高的速度通过垂直磁场，其中的正、负离子在洛仑兹力的作用下，分别偏转到导管两侧的电极上，使两极之间产生一电势差。只要等离子体连续通过磁场，便可以连续不断地输出电能。这种发电方式由于没有机械转动部分所造成的损耗，可以提高效率。五、磁流体发电I8.5磁场对电流的作用导线内带电粒子与自由粒子受到磁力作用后表现不同F无外磁场时，在外加电场的作用下，导体中的自由电子（载流子）以匀速运动（考虑碰撞的平均效果），形成电流。有外磁场时，自由电子受洛仑兹力的作用，使电子的动量发生变化，大量电子与金属晶格点阵的不断碰撞，在宏观上就表现为导线的受力，这种力被称为安培力。一、磁场作用在一段载流导线上的安培力以导线中的载流子带正电为例。IS设：载流子密度为n，每个电量为q，且都以同一速度v运动如图电流元所受的洛仑兹力为：利用：一段载流导线受的安培力为：例8-19在均匀磁场中放置一半径为R的半圆形导线，电流强度为I，导线两端连线与磁感强度方向夹角?=30°，求此段圆弧电流受的磁力。?=30°解：在导线上任取电流元方向重要结论：在均匀磁场中，任意形状的一段载流导线所受的安培力，都可以写成：这安培力除与I，有关外，只和导线的两个端点位置有关，而与导线的长度和形状无关。例8-20如图，长直导线过圆电流的中心且垂直圆电流平面，电流强度均为I，求：相互作用力解：取电流元(在圆电流上或直导线上)例8-21求：平行电流间单位长度上的相互作用力方向?I1I2r?B1B2?方向?方向?方向?同流向，相吸引；逆流向，相排斥。电流单位安培的定义真空中两无限长直导线相距为1m，两导线中电流强度相同。当导线单位长度受力为2×10-7N时，则导线中此时的电流就规定为1A。电流单位是规定单位，不是导出单位重要推论：例8-22在一无限长直导线（I1）旁有一与其垂直的导线段，长为L，载有电流I2，求导线段所受磁力。aL解：如图长直导线产生的磁场为：x则垂直导线上任意电流元受力方向向上，大小为：方向垂直导线段向上I1I2方向垂直纸面向内二、均匀磁场作用在载流线圈上的磁力矩线圈平面与方向成任意角a(b)d(c)abcd二者大小相等，方向相反，但不在一条直线上，它们形成一力偶，则这一力偶所形成的力矩：例8-8两根长直导线沿半径方向引到铁环上A、B两点，并与很远处的电源相连。求环中心的磁感应强度。OABII答案：B为零问题：在载有电流I的圆形回路中，回路平面内各点磁感应强度的方向是否相同？回路内各点B的大小是否相同方向相同，大小不同8.2磁场的高斯定理一、磁感应线(磁力线)1、规定：方向：曲线上每一点的切线方向表示该点磁感应强度的方向；大小：该点附近磁力线的疏密表示该点磁感应强度的大小。2、特性无头无尾闭合曲线与电流相套连与电流成右手螺旋关系IIIISNISNI单位：韦伯(Wb)二、磁通量S?SdSθS磁通量例8-9两平行长直导线相距d=40cm