1、一、洛倫茲力,由前面對磁感應強度的定義知：,矢量式：, 洛倫茲力公式,8-5 帶電粒子在電場和磁場中的運動,方向：垂直 和 組成的平面， 指向：由右手螺旋定則決定。,大小：,說明：,1、洛倫茲力F的方向垂直于v和B所確定的平面。,2、洛倫茲力F不能改變帶電粒子速度v的大小， 只能改變其運動方向。,1. 帶電粒子在均勻磁場中的運動,(1) 運動方向與磁場方向平行, = 0,F = 0,結(jié)論： 帶電粒子作勻速直線運動。,動力學方程：,運動半徑：,周期：,頻率：,(2) 運動方向與磁場方向垂直,(3),勻速直線運動 勻速率圓周運動,等距螺旋運動,螺旋線半徑為,螺旋周期為,螺旋線的螺距為,2. 帶電粒

2、子在非均勻磁場中的運動,帶電粒子沿磁場方向速度減小至零，從而掉向反轉(zhuǎn)運動,B變大,R變小,(1) 磁約束裝置（磁瓶）,非均勻磁場的應用,范艾侖輻射帶的形成示意圖,(2) 范艾倫（Van Allen）輻射帶,美麗的極光,1. 顯象管中電子的磁聚焦裝置示意圖,二、帶電粒子在電磁場中的運動和應用,1929年，勞倫斯發(fā)明了回旋加速器,2、回旋加速器,結(jié)構示意圖由電磁鐵、 D形真空 盒、帶電粒子源組成,原理圖,回旋加速器是原子核物理、高能物理等實驗研究的一種基本設備,3、速度選擇器,4、質(zhì)譜儀,質(zhì)譜儀是研究物質(zhì)同位素的儀器。,N ：為粒子源,P：為速度選擇器,1879年，霍耳（E.H.Hall）發(fā)現(xiàn)，把

3、一載流導體薄片放在磁場中時，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流兩者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差。這一現(xiàn)象稱為“霍耳效應”，這電勢差稱為“霍耳電勢差”。,（RH稱為霍耳系數(shù)）,4、霍耳效應,動態(tài)平衡時：,以金屬導體為例,令：,RH 稱為“霍耳系數(shù)”,霍耳系數(shù)RH與電荷密度n成反比。在金屬中，由于電荷密度很大，因此霍耳系數(shù)很小，相應霍耳效應也很弱。而在一般半導體中，電荷密度n較小，因此霍耳效應也較明顯。,1、判斷下列半導體類型,P型半導體 （定向運動的 電荷為正電荷）,N型半導體 （定向運動的 電荷為負電荷）,霍耳效應的應用,+,2、測磁感應強度,3、測n,4、磁流體發(fā)電,8-6 磁場對載

4、流導線的作用,演示實驗：,在兩根平行金屬道軌上放一導體棒，導體棒位于馬蹄形磁鐵之間；而在軌道的兩端接一電源與導體棒構成回路。當合上電源開關后。,一、安培定律,安培力： 磁場對電流的作用力,的大?。?的方向：,（1）右手螺旋法則,（2）左手法則,安培定律：電流元Idl在磁場B中所受的作用力為,磁場對載流導線的作用力：,矢量式:,例1、計算長為L的載流直導線在均勻磁場B中所受的力。,解：,由安培定律：,方向：,二、載流導體在磁場中的受力,a、載流直導線,r,x,I1,I2,例2、無限長直載流導線通有電流I1 ，在同一平面內(nèi)有長為L的載流直導線，通有電流I2 。（如圖所示）求：長為L的導線所受的磁場

5、力。,解：,由安培定律：,b、任意一段載流導線,結(jié)論：彎曲導線所受磁力等效于通有相同電流的從起 點到末點的直導線所受到的力,I,例1,A,B,C,o,根據(jù)對稱性分析,解:,例 3 如圖一通有電流 的導線放在磁感應強度為 的均勻磁場中，導線平面與磁感強度 垂直 . 圓弧導線 BCA 半徑為 ，電流為順時針方向, 求磁場作用于導線的力.,A,C,o,B,因,例4、半徑為R的銅絲環(huán)，載有電流I。現(xiàn)把圓環(huán)放在均勻磁場中，環(huán)平面與磁場垂直。求（1）圓環(huán)受到的合力。（2）銅絲內(nèi)部的張力。,解：（1）,由安培定律：,結(jié)論：勻強磁場對閉合載流導線的作用合力為零,（2）銅絲內(nèi)部的張力。,I,上海磁懸浮列車,沿Z

6、 軸分量為 對Z 軸的力矩,對O 點的力矩：,1.力矩,C、 載流線圈在勻強磁場中受到的磁力矩,l1,結(jié)論：,l1,F3和F4形成一“力偶”。,磁力矩：,為線圈平面法線方向與磁場方向的夾角,其中S = l1l2 為線圈平面的面積,注：上式雖是從矩形閉合 載流線圈推出，但適合于 任意形狀的閉合載流線圈。,N匝線圈的磁力矩：,l1,線圈的磁矩：,載流線圈在磁場中受到的磁力矩：,討論：,（1）=0時，M=0 。線圈處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。,（2） =90時，M = Mmax= NBIS,（3） =180時，M=0。線圈處于非穩(wěn)定平衡狀態(tài)。,例5 如圖半徑為0.20m，電流為20A的圓形載流線圈（o-xy面

7、內(nèi)）放在均勻磁場中 ，磁感應強度的大小為0.08T，方向沿 x 軸正向. 線圈所受的磁力矩又為多少？,以 為軸， 所受磁力矩大小,法一,法二,方向：+y,方向：+y,單位長度受力：,1. 平行電流間的相互作用,三、電流強度單位 “安培”的定義,2.“安培”的定義,設： I1=I2 =1（A），a=1（m）,單位長度導線受到的磁力：,電流強度“安培”是國際單位制中的基本單位之一,定義：,四、磁力的功,1、磁力對運動載流導線作的功,磁場力：F = BIL,磁場力的功：,A = Fx= BILx,其中 BLx=BS= ,磁場力的功：,2、載流線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時磁場力的功,n,F2,F1,B,d,力矩的功：,磁力矩：,例6 有一半徑為R的閉合載流線圈，通過電流I。今把它放在均勻磁場中，磁感應強度為B，其方向與線圈平面平行。求：。（1）在力矩作用下，線圈轉(zhuǎn)過90，力矩做了多少功？（2）以直徑為轉(zhuǎn)軸，線圈所受磁力矩的大小和方向。,解：,方法一,R,dl,I,(1) 線圈轉(zhuǎn)過90時，磁通量的增量為：,(2),方向：,豎直向下,方法二,作用力垂直于線圈平面,