金屬導(dǎo)體三、霍耳效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定霍耳電勢(shì)差：1897年美國物理學(xué)家霍耳發(fā)現(xiàn)：對(duì)應(yīng)圖中沿Z方向有電勢(shì)差。這種現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)，這電勢(shì)差稱為霍耳電勢(shì)差?；舳禂?shù)可以用帶電粒子在磁場(chǎng)中受力解釋，精確的解釋只能用電子的量子理論。8.5帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)金屬導(dǎo)體以導(dǎo)體內(nèi)部的載流子為自由電子為例：自由電子受的磁力：方向：向上AB在導(dǎo)體兩側(cè)(圖中上下)出現(xiàn)電荷積累，由此形成一附加電場(chǎng)，方向向上。其對(duì)電子在上側(cè)的積累產(chǎn)生阻礙作用，即電子受到的附加電場(chǎng)力為：當(dāng)Fm=Fe時(shí)，電子不再漂移，結(jié)果在導(dǎo)體上下兩側(cè)形成一橫向電勢(shì)差：若載流子的濃度為n,則電流為：兩端的電勢(shì)差：即可得霍爾系數(shù)：一般地：RH決定載流子的正負(fù)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定霍爾電勢(shì)差，就要判斷載流子的正負(fù)。金屬導(dǎo)體霍耳效應(yīng)的應(yīng)用：判定導(dǎo)電機(jī)制測(cè)量未知磁感強(qiáng)度因?yàn)椋捍讼禂?shù)決定于載流子的正負(fù)，因此實(shí)驗(yàn)測(cè)定霍耳電勢(shì)差，就可判斷載流子的正、負(fù)。對(duì)半導(dǎo)體，用這個(gè)方法判定它是空穴型還是電子型導(dǎo)電，還可確定載流子的濃度。I8.5磁場(chǎng)對(duì)電流的作用本節(jié)研究的是磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線、載流線圈的作用。F無外磁場(chǎng)時(shí)，在外加電場(chǎng)的作用下，自由電子以勻速運(yùn)動(dòng)，形成電流。有外磁場(chǎng)時(shí)，自由電子受洛侖茲力的作用，使電子的動(dòng)量發(fā)生變化，大量電子與金屬晶格點(diǎn)陣的不斷碰撞，在宏觀上就表現(xiàn)為導(dǎo)線的受力，這種力被稱為安培力。一、磁場(chǎng)作用在一段載流導(dǎo)線上的安培力以導(dǎo)線中的載流子：即沿I方向運(yùn)動(dòng)的粒子為例。IS設(shè)：載流子密度為n每個(gè)電量為q且都以同一速度v運(yùn)動(dòng)如圖電流元所受的洛侖茲力為：而：一段載流導(dǎo)線受的安培力：例1在均勻磁場(chǎng)中放置一半徑為R的半圓形導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線兩端連線與磁感強(qiáng)度方向夾角=30°，求此段圓弧電流受的磁力。=30°解：在電流上任取電流元場(chǎng)均勻方向在均勻磁場(chǎng)中，任意形狀的一段載流導(dǎo)線所受的安培力，都可以寫成：這安培力除與，有關(guān)外，只和導(dǎo)線的兩個(gè)端點(diǎn)位置有關(guān)，而與導(dǎo)線的長度和形狀無關(guān)。例2如圖長直導(dǎo)線過圓電流的中心且垂直圓電流平面電流強(qiáng)度均為I求：相互作用力解：在電流上任取電流元(在哪個(gè)電流上?。?二、磁場(chǎng)(均勻)作用在載流線圈上的磁力矩線圈平面與方向成任意角a(b)d(c)abcd二者大小相等，方向相反，但不在一條直線上，它們形成一力偶，則這一力偶所形成的力矩：閉合平面線圈在均勻磁場(chǎng)中所受的磁力矩磁力矩總是力圖使線圈平面轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)垂直方向；即：Pm轉(zhuǎn)向與B一致方向。a(b)d(c)分析：平衡狀態(tài)此時(shí)M最大三、穩(wěn)恒磁場(chǎng)中磁力、磁力矩的功1、載流導(dǎo)線在穩(wěn)恒磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)磁力所做的功F推導(dǎo)：磁通量增量為：當(dāng)載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，I保持不變，則磁力作功等于電流乘以回路磁通量增量。2、載流線圈在恒定磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁力矩所做的功a(b)d(c)載流線圈在均勻磁場(chǎng)中從轉(zhuǎn)到當(dāng)線圈從轉(zhuǎn)到時(shí)，磁力矩所做的功為：、表示線圈在、位置時(shí)的磁通量。一個(gè)任意的閉合回路在磁場(chǎng)中改變位置或形狀時(shí)，磁力或磁力矩所做的功8.6磁介質(zhì)當(dāng)電流周圍有物質(zhì)存在時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)使物質(zhì)磁化，這樣磁化了的物質(zhì)形成一附加磁場(chǎng)，影響原來的磁場(chǎng)。把影響磁場(chǎng)的物質(zhì)稱之為磁介質(zhì)。一.磁介質(zhì)的分類介質(zhì)對(duì)場(chǎng)有影響總場(chǎng)是類比電介質(zhì)中的電場(chǎng)傳導(dǎo)電流產(chǎn)生與介質(zhì)有關(guān)的電流產(chǎn)生在介質(zhì)均勻充滿磁場(chǎng)的情況下定義介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率順磁質(zhì)，使磁場(chǎng)增強(qiáng)；抗磁質(zhì)，使磁場(chǎng)減弱；鐵磁質(zhì)，使磁場(chǎng)劇增。>>介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率二.磁介質(zhì)的磁化磁化電流1.分子電流分子磁矩磁偶極子介質(zhì)中的磁導(dǎo)率為：分子中所有電子的軌道磁矩和自旋磁矩的矢量和稱為分子的磁矩，用表示。與對(duì)應(yīng)的等效圓電流稱為分子電流。2、電子的拉摩進(jìn)動(dòng)-e以電子的軌道運(yùn)動(dòng)為例軌道運(yùn)動(dòng)磁矩：軌道運(yùn)動(dòng)角動(dòng)量：兩式比較，可得：-e電子的軌道運(yùn)動(dòng)受到的磁矩作用，磁力矩為：具有角動(dòng)量的物體在力矩的作用下就要發(fā)生進(jìn)動(dòng)。這一進(jìn)動(dòng)也等效為一種圓電流，這種圓電流的磁矩方向總是與外磁場(chǎng)方向相反。所以電子在做軌道運(yùn)動(dòng)的同時(shí)又繞外磁場(chǎng)做進(jìn)動(dòng)，這稱作拉摩進(jìn)動(dòng)。拉摩進(jìn)動(dòng)產(chǎn)生一附加磁矩，與外磁場(chǎng)方向相反。3、順、抗磁質(zhì)的磁化?

順磁質(zhì)分子是有矩分子，其具有固有磁矩外加磁場(chǎng)時(shí)：分子的固有磁矩是產(chǎn)生順磁效應(yīng)的主要因素。?抗磁質(zhì)分子是無矩分子外加磁場(chǎng)時(shí)：由于分子中各電子的拉摩進(jìn)動(dòng)，使每個(gè)分子具有與外磁場(chǎng)方向相反的附加磁矩抗磁質(zhì)分子附加磁矩的出現(xiàn)是產(chǎn)生磁效應(yīng)的原因。4.磁化電流由于分子磁矩的取向一致，考慮到它們相對(duì)應(yīng)的分子電流，如圖，長直螺線管內(nèi)部充滿均勻的各向同性介質(zhì)，將被均勻磁化。均勻磁場(chǎng)螺線管截面三.磁化強(qiáng)度1.磁化強(qiáng)度以長直螺線管內(nèi)的各向同性磁介質(zhì)磁化為例可以證明類比電介質(zhì)^^2.磁化強(qiáng)度與磁化電流的關(guān)系四、有磁介質(zhì)存在時(shí)的磁場(chǎng)傳導(dǎo)電流產(chǎn)生與介質(zhì)有關(guān)的電流產(chǎn)生合磁場(chǎng)：此磁場(chǎng)仍然是渦旋場(chǎng)，并遵守穩(wěn)恒磁場(chǎng)的基本規(guī)律。即：1、磁場(chǎng)強(qiáng)度由：得：令：稱為磁場(chǎng)強(qiáng)度有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理；它表明磁場(chǎng)強(qiáng)度沿閉合環(huán)路L的環(huán)流等于正向通過以L為邊界的曲面的傳導(dǎo)電流。2、三者的關(guān)系普遍特殊各向同性代入也可：總結(jié)

求解磁介質(zhì)中的磁場(chǎng)時(shí)的步驟如下：五、鐵磁質(zhì)1、鐵磁質(zhì)的宏觀性質(zhì)1)

可使原場(chǎng)大幅度增加與磁化歷史有關(guān)B-H非線性磁滯現(xiàn)象3)居里溫度3、鐵磁性起因量子理論磁疇2、磁化曲線和磁滯回線剩磁矯頑力硬磁材料軟磁材料內(nèi)容總結(jié)金屬導(dǎo)體。精確的解釋只能用電子的量子理論。8.5帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。側(cè)的積累產(chǎn)生阻礙作用，即電子受到的附加。當(dāng)Fm=Fe時(shí)，電子不再漂移，結(jié)果在導(dǎo)體上下兩。若載流子的濃度為n,則電流為：。8.5磁場(chǎng)對(duì)電流的作用。本節(jié)研究的是磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)線、載流線圈的作用。無外磁場(chǎng)時(shí)，在外加電場(chǎng)的作用下，。撞，在宏觀上就表現(xiàn)為導(dǎo)線的受力，。例1在均勻磁場(chǎng)中放置一半徑為R的半圓形導(dǎo)線，電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線兩端連線與磁感強(qiáng)度方向夾角=30°，求此段圓弧電流受的磁力。的兩個(gè)端點(diǎn)位置有關(guān)，而與導(dǎo)線的長度和。二者大小相等，方向相反，。形成一力偶，則