大学物理安培力

§14-4磁场对载流导线的作用一、安培力(Ampereforce)考察电流元：包含载流子数：dN=nSdl.每个载流子受力均为在外磁场中，电流元受力为：LInI大小：dF=IdlBsin方向：由决定，满足右螺关系。一段载流导线L在磁场中受力为：称为安培力。安培力是洛仑兹力的宏观体现。二、应用举例1、均匀磁场中一段载流直导线：lI各电流元受力方向：⊙载流直导线受力大小为结论：长为l,方向沿I流向。∥屏幕2、均匀磁场中一段载流曲导线：例6.I由安培力公式，解：起点与终点一样的曲导线和直导线，在均匀磁场中，所受安培力一样。若a、b重合？均匀磁场中，闭合载流回路整体上不受磁力。3、平行电流间的相互作用力a1I12I2为导线1在处产生的磁感应强度。方向：⊥指向导线1大小：导线2单位长度受力大小为：不妨取1为施力物体，2为受力物体：12dI1I2结论：电流强度分别为I1、I2的相距为a的两平行载流长直导线，它们之间单位长度上产生的力大小为：若I1、I2同向，则相互吸引；若I1、I2反向，则相互排斥。三、载流线圈在磁场中受到的力矩以匀强磁场中刚性矩形载流线圈为例(书p84-85)：I线圈所受合力为0，不会平动。但合力矩不为0：（可推广至匀强磁场中任意形状的平面线圈）若有N匝线圈，则区分磁矩和磁力矩（俯视）与同向——稳定平衡与反向——不稳平衡（稍偏离，能恢复）（稍偏离，被破坏）∥

M=0.四、磁感应强度的第二种定义——利用磁力矩1、试验线圈：（1）线度小——线圈范围内磁场可视为均匀。（2）通电流小——不影响磁场原有性质。2、定义：大小：方向：线圈稳定平衡时磁矩的方向还可利用安培力定义磁感应强度。试验线圈所受最大磁力矩非均匀磁场中，载流线圈除可能受到磁力矩外，一般还受到磁力的作用。（略）五、磁力的功安培力作功：∵力矩的功本质上就是力的功，同样可证明此结论适用于磁力矩(见书p86-87，自学)结论可推广至非均匀外磁场。约定:回路的正法线与I绕向成右螺关系一、运动电荷的磁场电流元产生：nI包含载流子数：dN=nSdl.每个运动电荷产生的磁场为（q为代数量，有正、负之分）§14-5带电粒子的运动+⊙-▲比较：产生磁场在磁场中受力电流元载流子（宏观量）（微观量）二、带电粒子在均匀磁场中的运动(不计重力)1、∥时+匀速直线运动2、⊥时m+q回旋周期：匀速率圆周运动3、与斜交时匀速直线运动匀速圆周运动等螺距螺旋运动（1）螺旋半径：（2）回旋周期：（3）螺距：三、霍尔效应(Halleffect)1879年Hall[美]发现：把一载流导体放在磁场中，若磁场方向与电流方向⊥，则在与磁场和电流二者都⊥的方向上出现微弱电势差——Hall效应。I+++++++++++++++________++++++-----EHBhb-B-ev以金属导体为例：金属中的电流就是自由电子的定向移动（与电流反向）。自由电子受洛仑兹力作用导致正、负电荷相对集中，产生Hall电场I+++++++++++++++________++++++-----EHBhb-B-ev平衡时，电势差为：——Hall系数，仅与导体材料有关。p型半导体(空穴导电)n型半导体(电子导电)▲对Hall效应来说，正电荷的运动与等量负电荷的反向运动并不等效！练习：学习指导“磁学”一、4—8二、28、35—38、41、42三