1、1,第七章 磁力,本章從運動電荷受磁力角度引入描述磁場的物理量磁感應(yīng)強度矢量，討論均勻磁場對運動電荷、載流導(dǎo)線、載流線圈的作用規(guī)律。,2,電流（運動電荷）磁場,磁場對電流（運動電荷）的作用？,磁場,3,第七章 磁力,一、磁場對帶電粒子的作用 二、磁場對載流導(dǎo)線的作用 三、磁場對載流線圈的作用,4,一、磁場對帶電粒子的作用,磁體和電流在其周圍空間中產(chǎn)生磁場。,1. 磁場的基本性質(zhì),磁場對運動電荷有磁場力作用。,磁場對電流作用,電流間相互作用,5,2. 洛侖茲力,實驗：電荷受磁場作用。,洛侖茲力磁場對運動電 荷的作用力。,(3)普遍洛倫茲力公式,討論：,6,用洛侖茲力定義磁感應(yīng)強度,方向:,大小:

2、,單位: 特斯拉 T ( 1 T = 10 4 G ),3. 磁感應(yīng)強度,4. 磁力線性質(zhì),(1) 磁力線是無頭無尾無起點的閉合曲線。,(2) 磁力線總是與電流相互套合,滿足右手螺旋關(guān)系。,7,5. 帶電粒子在磁場中的運動,（3）若900,且 均勻,繞 的螺旋線,螺距,8,應(yīng)用磁聚焦（電子顯微鏡）,一束很窄的的帶電粒子流，速率v很接近， 很小。,螺距 h近似相等。,R隨 的而,指向 較弱方向的分量,應(yīng)用：磁瓶受控?zé)岷朔磻?yīng),磁鏡 逐漸增大能使粒子反射,9,應(yīng)用1質(zhì)譜儀 （測定離子質(zhì)量裝置）,離子速度滿足 qvB=qE 以v=E/B進入B0的離子的軌道R滿足 R=L/2=mv/qB0 偏轉(zhuǎn)L的離子

3、質(zhì)量 m=qB0L/2v =qBB0L/2E,10,應(yīng)用2回旋加速器（使帶電粒子獲得高速的裝置）,11,原理 當(dāng)正離子從S中射出時，左D盒為負極，使粒子加速進入D盒，D盒內(nèi)只有磁場，粒子做圓周運動，從D盒從來后，右D盒正好為負極，使粒子加速進入右D盒，粒子做半徑較大的圓周運動，被多次加速的粒子的螺旋軌道逐漸趨于D盒的邊緣，在達到預(yù)期的速率后，用帶負電的偏轉(zhuǎn)板將高速粒子引出。,帶電粒子軌道半徑 R=mv/qB 射出時動量 mv=qBR 射出時動能 Ek=P2/2m = (qBR)2/2m,12,應(yīng)用3霍爾效應(yīng),霍爾效應(yīng)的理論解釋,若 ,則導(dǎo)體的上下面之間會出現(xiàn)電勢差。,13,霍爾效應(yīng)的應(yīng)用,1.

4、通過霍爾系數(shù)K的測定，確定導(dǎo)體內(nèi)載流子的濃度 n。根據(jù)K的正負號，判斷半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型。,2.通過測霍爾電壓確定磁場B。,14,應(yīng)用4 磁 流 體 噴水潛艇、船,15,16, 磁 流 體 船,17,應(yīng)用5 電磁軌道炮（書 P280 習(xí)題 8.24）, 10 6 g ，,在1ms內(nèi)，彈塊速度可達10km/s,18,絢麗多彩的極光,在地磁兩極附近，由于磁感線與地面垂直，外層空間入射的帶電粒子可直接射入高空大氣層內(nèi)，它們和空氣分子的碰撞產(chǎn)生的輻射就形成了極光。,19,二、磁場對載流導(dǎo)線的作用(安培力),電流元受力,電荷數(shù) N= nV= nsdl,電量 Q=Nq=nsqdl,受力總和為,一段直線電流,

5、20,21,例1 如圖，一條任意形狀的載流導(dǎo)線位于均勻磁場中，試證明它所受的安培力等于載流直線 所受的安培力。,22,*在均勻磁場中的閉合載流回路整體 上不受磁力,推論：,在均勻磁場（大小相等，方向相同）中，載流導(dǎo)線所受安培力與導(dǎo)線形狀無關(guān)，只與始末兩點的直線距離成正比。,23,三、磁場對載流線圈的作用（磁力矩）,1.勻強磁場對載流線圈的作用,線段 ad和bc受安培力等大、反向，可抵消;線段ab, dc 受力 相大、反向， 不在一條直線對oo/軸形成力矩：,24,若是N 匝線圈：,定義：線圈磁矩,討論：,結(jié)論在勻強磁場中，平面線圈所受合力為零， 它將在磁力矩作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動而沒有平動。,2. 非

6、勻強磁場對載流線圈的作用,由于線圈上各處磁場不一定相同，線圈所受的合力和合力矩一般都不會等于零。所以，線圈除轉(zhuǎn)動外還有平動。,磁力矩總是使線圈磁矩的方向轉(zhuǎn)向外磁場方向.,25,例1 在頂點為450的扇形區(qū)域，B均勻且方向垂直向里，有一質(zhì)量m、電量e的電子在底邊距頂點為L的地方以v垂直底邊射入該區(qū)域，為使電子不從上面邊界跑出，問電子的速度最大不應(yīng)超過多少？,解：電子在磁場中做圓周運動,26,例2 通有電流I的長直導(dǎo)線在一平面內(nèi)被彎成如圖狀，放入磁場中，求整個導(dǎo)線所受的安培力。,解： 長直導(dǎo)線AC、BD合力為零。,由于對稱性,半園導(dǎo)線受力:,27,例3 銅導(dǎo)線ABCD是邊長為a 的正方形，可繞0軸無摩擦地轉(zhuǎn)動。導(dǎo)線置于磁場中，方向豎直向上。已知、I、 、S，求磁感應(yīng)強度B大小。,解：以平衡時，必須滿足線框的重力矩與線框所受的磁力矩對0軸平衡。,重力矩,磁力矩,平衡時,28,例4 半徑為 R 的圓盤,帶有正電荷,其電荷面密度 , k是常數(shù)，r為圓盤上一點到圓心的距離，圓盤放在一均勻磁場B中，B與盤面平行。當(dāng)圓盤以角速度繞過圓心 O點，且垂直與圓盤平面的軸作逆時針旋轉(zhuǎn)時，求圓盤所受磁力距的大小和方向。,解：帶