大学物理磁学3

1、 四、带电粒子在电磁场中运动的应用1、速度选择器FmFe+v+ + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - 1V 回旋加速器是原子核物理、高能物理等实验研究的一种基本设备。通过半圆盒的时间：2振荡器的周期：频率：粒子动能：V半径：当加速到v很大时考虑相对论效应振荡器的周期：343、质谱仪 质谱仪是研究物质同位素的仪器。RN ：为粒子源P：为速度选择器+- P N 5bd 1879年，霍耳（E.H.Hall）发现，把一载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差。这一现象称为“霍耳效应”

2、，这电势差称为“霍耳电势差”。+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - V1V2II（RH称为霍耳系数） 五、霍耳效应6xyzdbII+ + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - -V1V2 U-v动态平衡时：7令：RH 称为“霍耳系数” 霍耳系数RH与电荷密度n成反比。在金属中，由于电荷密度很大，因此霍耳系数很小，相应霍耳效应也很弱。而在一般半导体中，电荷密度n较小，因此霍耳效应也较明显。8- - - - - - - - - - - -

3、- - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + V1V2II+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - V1V2II1、判断下列半导体类型P型半导体（定向运动的 电荷为正电荷）N型半导体（定向运动的 电荷为负电荷）霍耳效应的应用+92、测磁感应强度3、测n4、磁流体发电+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - V1V2U+-等离子体10SI一、安培定律设：离子数密度 n电流元

4、截面积 S电流元中的电子数 nSdl作用在电流元上的作用力：洛仑兹力：-（导体）11安培力： 磁场对电流的作用力安培定律：对电流元Idl在磁场B中所受的作用力为磁场对载流导线的作用力：电流强度：SI（导体）-12例1、计算长为L的载流直导线在均匀磁场B中所受的力。解：I 由安培定律：方向：方向：I13例2、如图，一任意形状L的载流I的导线放入一均匀磁场中，求其受的安培力。解：由安培定律：方向：方向：IL结论：弯曲导线在均匀磁场中所受磁力等效于通有相同电流的从起点到末点的直导线所受到的力14例3、半径为R的铜丝环，载有电流I。现把圆环放在均匀磁场中，环平面与磁场垂直。求（1）圆环受到的合力。（2

5、）铜丝内部的张力。解：（1）Ioxy ddldFxdFy由安培定律：15结论：匀强磁场对闭合载流导线的作用合力为零Ioxy ddldFxdFy16（2）铜丝内部的张力。I 17rxI1I2例、无限长直载流导线通有电流I1 ，在同一平面内有长为L的载流直导线，通有电流I2 。（如图所示）求：长为L的导线所受的磁场力。dxxl解：dl由安培定律：18l1二、载流线圈在匀强磁场中受到的磁力矩结论：IIIIbl2 acd19l1IIIIbnl2 acdF1和F2形成一“力偶”。磁力矩：l120磁力矩：其中S = l1l2 为线圈平面的面积注：上式虽是从矩形闭合载流线圈推出，但适合于任意形状的闭合载流线圈。N匝线圈的磁力矩：l1IIIIbnl2 acd21线圈的磁矩：载流线圈在磁场中受到的磁力矩：讨论：（1）=0时，M=0 。线圈处于稳定平衡状态（2） =90时，M = Mmax= NBIS（3） =180时，M=0 线圈处于非稳定平衡状态ISl122aI1I2dF12dF21dl2dl1单位长度受力：平行电流间的相互作用三、电流强度单位：“安培”的定义23aI1I2F12F21设： I1=I2 =1（A），a=1（m