1、第13章 穩(wěn)恒電流的磁場 磁場(3)主要內(nèi)容：磁場力 洛倫茲力、安培力、磁力矩13.4 磁 力大?。悍较颍捍怪庇?與 構(gòu)成的平面1. 洛倫茲力電荷在既有電場又有磁場的區(qū)域中運(yùn)動時，它受總的作用力為+若q 0，則力 的方向為 的反方向。2. 帶電粒子在均勻磁場中的運(yùn)動（1）運(yùn)動方向與磁場方向平行+ = 0F = 0粒子作勻速直線運(yùn)動（2）運(yùn)動方向與磁場方向垂直 R作勻速圓周運(yùn)動軌道半徑+運(yùn)行周期（3）運(yùn)動方向沿任意方向勻速圓周運(yùn)動與勻速直線運(yùn)動的合成軌跡為螺旋線螺距 R+應(yīng)用：（1）質(zhì)譜儀R+- P N BN ：粒子源P：速度選擇器質(zhì)譜分析：譜線位置：同位素質(zhì)量譜線黑度：相對含量 （2）磁聚焦發(fā)

2、散角不太大的帶電粒子束，它們的螺距相同，所以經(jīng)一個回旋周期后，重新會聚 這種均勻磁場通常靠長直螺線管來實現(xiàn)，螺線管的作用類似光學(xué)中的透鏡，故稱磁透鏡（廣泛用于電子顯微鏡和電真空器件中）。 從均勻磁場的A點發(fā)射一束夾角 很小的帶電粒子流，若粒子的速度 很接近,則vv（3）磁約束這種磁場稱為磁鏡II真空室中兩端強(qiáng)中間弱的磁場分布 兩個磁鏡粒子被約束在兩磁鏡間振蕩 磁瓶粒子在非均勻磁場中，螺旋運(yùn)動的半徑和螺距都會變化磁鏡磁鏡在非均勻磁場中，螺旋運(yùn)動的半徑和螺距都會變化1.橫向磁約束約束帶電粒子在某一根磁場線附近 向強(qiáng)磁場區(qū)域運(yùn)動，運(yùn)動半徑不斷減少 2. 縱向磁約束 粒子運(yùn)動發(fā)生“反射” 減少粒子縱向

3、速度，進(jìn)而使其“反射” 。磁鏡效應(yīng)在非均勻磁場中，縱向運(yùn)動受到抑制 帶電粒子在非均勻磁場中的運(yùn)動帶電粒子作圓周運(yùn)動時，等效一小線圈，其磁矩為 式中在梯度不太大的非均勻磁場中，粒子的磁矩m可看作不變。由上式知，當(dāng)帶電粒子由較弱的磁場區(qū)進(jìn)入較強(qiáng)的磁場區(qū)時（B增加），它的橫向動能將會增加。由于洛倫茲力不作功，帶電粒子的總動能不變。這樣，粒子的縱向動能和縱向速度 將減小，磁場足夠強(qiáng)時，可使 減小到0，進(jìn)而使粒子反向。 霍爾電勢差（4）霍爾效應(yīng) 一塊通電流I 的導(dǎo)體板,置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的均勻磁場中, 導(dǎo)體板與電流垂直的上、下表面上出現(xiàn)電勢差。這種現(xiàn)象叫霍爾效應(yīng)?；魻栂禂?shù)n是導(dǎo)體中單位體積的載流子數(shù)，稱

4、為載流子密度。-+vII霍爾效應(yīng)可用洛倫茲力解釋時， 達(dá)穩(wěn)定式中:-+vVIB（1）判別半導(dǎo)體的類型霍爾效應(yīng)的應(yīng)用兩類半導(dǎo)體判別方法：P型 載流子（空穴）帶正電n型 載流子（電子）帶負(fù)電 在導(dǎo)體中通電流，并加磁場，測若電流方向如圖所示，測得 ，則該半導(dǎo)體是p型；若電流方向如圖所示，測得 ，則該半導(dǎo)體是n型。（2）測磁場-+vII+3. 安培力 安培定律安培定律（1）安培定律電流元 在磁場中受的磁力方向：大小： 垂直 與 構(gòu)成的平面，指向由右手螺旋確定。任意有限長載流導(dǎo)線受的磁力實際中，建立坐標(biāo)，把 分解為 和在導(dǎo)線上任取電流元xyOAIL此段載流導(dǎo)線受的磁力。例在均勻磁場 B 中放置一任意形狀的導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為 I求:解:相當(dāng)于一根載流直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場中受力，方向沿y 向。若將電流補(bǔ)成閉合回路，可證閉合線圈在勻強(qiáng)磁場中受力為零 方向向右受力練習(xí)：分析下列電流在磁場中的受力情況4.載流線圈在均勻磁場中受到的磁力矩da 邊和 bc 邊受的磁力ab 邊和 cd 邊受的磁力 和 方向也相反，但作用線不在同一直線上，不能抵消。 和 方向相反，作用線在同一直線上。因為載流平面線圈的磁矩為 和 形成一力偶, 力偶矩為S為線圈面積，若線圈有N匝，則上式對任意載流平面線圈適用故磁力矩可寫成矢量式磁力矩對線圈的作用, 將使線圈在均勻磁場中轉(zhuǎn)動