大学物理第版朱峰主编课件

1、大学物理第版朱峰主编7.4 磁场对运动电荷和载流导线的作用 7.4.1 带电粒子在磁场中的运动 7.4.2 霍耳效应 7.4.3 回旋加速器 7.4.4 7.4.5 均匀磁场对载流线圈的作用 大学物理第版朱峰主编7.4.1 带电粒子在磁场中的运动 洛仑兹力 bvqf 0 fqvbf bvfr2.bv 时bv/1.时大学物理第版朱峰主编rvmqvb2 qbmvr qbmvrt 22 mqbtf 21 回旋周期或回旋频率与带电粒子的速率及回旋半径无关大学物理第版朱峰主编时时夹夹角角为为与与 bv3.brd/vv v 螺旋线的半径qbmvr sinvv 分解为v cos/vv 和大学物理第版朱峰主编

2、回旋周期 qbmvrt 22 螺距qbmvtvd/2 从磁场中某点 发射一束很窄的带电粒子流，它们的速率 都很相近，且与 的夹角 都很小，尽管 会使各个粒子沿不同半径的螺旋线运动，但是 却近似相等，因此的螺距 也近似相等，所以各个粒子经过距离 后又会重新会聚在一起，称之为磁聚焦 vbvvv cos/o vvv sindd 大学物理第版朱峰主编obd螺距qbmvqbmvd 22/ 大学物理第版朱峰主编7.4.2 霍耳效应 a ibabd 一导电板在垂直于它的磁场中，当有电流通过它时，在导电板的两侧 、 会产生一个电势差 ，这种现象叫做霍耳效应 aa aau buqqubaa bdnqui dib

3、nquaa1 大学物理第版朱峰主编dibkuaa nqk1 霍耳系数 根据霍耳电势差的正负号可以判断半导体的导电类型+bfui0 q0 aau（a） 型半导体 p+bfuin（b） 型半导体 0 q0 aau大学物理第版朱峰主编7.4.3 回旋加速器 回旋加速器的基本原理就是利用回旋频率与粒子速度无关的性质 回旋半径qbmvr 大学物理第版朱峰主编交变电场的周期qbmt 2 离子的最终速率mqbrv 离子的动能mrbqmvek2212222 大学物理第版朱峰主编mvvsn例：霍耳效应可用来测量血流的速度，其原理如图所示。在动脉血管的两侧分别安装电极并加以磁场。设血管直径是2.0mm，磁场为0.

4、080t，毫伏表测出的电压为0.10mv，血流的速度多大？大学物理第版朱峰主编例2：一台用来加速氘核的回旋加速器的d盒直径为75cm，两磁极可以产生的均匀磁场1.5t，氘核的质量为3.3410-27kg，电量就是质子的电量。求：（1）所用交流电源的频率应是多大？（2）氘核由此加速器射出时的能量是多少？大学物理第版朱峰主编lidisl dvbb7.4.4 安培定律 一个载流子受到的洛伦兹力是bvqf nqvsi bl difd 安培定律 所受的磁场力为bvdlqsnfd 一个电流元lid大学物理第版朱峰主编整个导线所受的安培力 llbl difdf例 长为 的一段载流直导线放在均匀磁场中，电流

5、的方向与 之间的夹角为 ，求该段导线所受的安培力lb i解：因为载流直导线上各电流元所受的力的方向一致，所以该载流直导线所受安培力的大小为 sinlbif 090 当 时，lbif 当 时，00 0 f特例：大学物理第版朱峰主编 (1)如果是直线电流在匀强磁场中,则安培力为: (2)如果是曲线电流在匀强磁场中,则安培力为:bl ifblibl diblidfll有效)(大学物理第版朱峰主编7.4.57.4.5电磁轨道电磁轨道炮炮 轨道炮是一个在短时间内利用磁场力把抛射物加速到高速的装置.skmalvsmmfagmmlkaicmwcmrrrwiidxxibidxfwrffbiorwrrwro/4

6、 . 92,/101 . 110,4,1000,12,6ln222222272则如，则，两导轨之间的距离为厚度为沿轨道向上。设导轨的，对导电气体施加一个力会流过导电气体，磁场根据安培定律，由电流导向熔体 抛射体 导电轨道ii 2r wi b i f大学物理第版朱峰主编7.4.5 均匀磁场对载流线圈的作用 abd2f2f i neoo b1f 1fadbcii2f2f 1l2lne导线 和 所受的磁力分别为 bcad sin11lbif sin)sin(111lbilbif ，大学物理第版朱峰主编abcd导线 和 所受的磁力分别为 222lbiff 1f和1f 是一对平衡力，合力为零 对 轴的力

7、矩为 oo n匝线圈所受力矩的大小为 sinnbism nenism 载流线圈的磁矩 coscos2cos2211212llbilflfm sin2cos21bisllbi 大学物理第版朱峰主编bmbenismn )(的方向由 与 的矢积决定 mbm讨论三种情况 1f 1fb2f 2fii（a）0 ii向外 2f向里 2fb（b）2 大学物理第版朱峰主编 （a）当 时，线圈所受力矩为零，线圈处于稳定平衡状态 0 （b）当 时，线圈所受力矩为最大 2 （c） 1f 1f2f 2fiib （c）当 时，线圈所受力矩为零，线圈处于非稳定平衡状态 大学物理第版朱峰主编例1 如图所示，一根弯曲的刚性导线

8、 载有电流 ，导线放在磁感应强度为 的均匀磁场中， 的方向垂直纸面向外，设 部分是半径为 的半圆， 求该导线所受的合力 abcdibbbcrlcdab xyiiilidxdfydf doacdbdf大学物理第版朱峰主编解 根据安培定理， 、 两段所受安培力的大小为 ab cdlbiff 31，方向都向下 在 段上任取一电流元，它所受安培力的大小为 bc sin2dlbidf 090 dlbidf 2dlbidfdfx coscos22 dlbidfdfy sinsin22 drdl rdbidfxcos2 rdbidfysin2 大学物理第版朱峰主编0cos022 rdbidffxxbirrdbidffyy2sin022 )(2321rlbiffff 的方向向下 f大学物理第版朱峰主编例2 边长为 的正方形线圈，共有100匝，通以电流 ，把线圈放在磁感应强度为 的均匀磁场中问在什么位置时，线圈所受的磁力矩最大？此磁力矩等于多少？m2a2t05. 0090 时， 最大 m