普通物理学(程守洙 江之永主编) 8

P*一毕奥—萨伐尔定律(电流元在空间产生的磁场)真空磁导率任意载流导线在点P

处的磁感强度磁感强度叠加原理上学期知识回顾PCD无限长载流长直导线的磁场.IBIBX上学期知识回顾Ip*圆形载流导线的磁场.上学期知识回顾op+++++++++++++++载流直螺线管的磁场无限长的螺线管

上学期知识回顾二、磁感线

规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感强度

B的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感强度B的大小.磁场中某点处垂直矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点的数值.电流磁感应线与电流套连闭合曲线(磁单极子不存在)互不相交方向与电流成右手螺旋关系磁感线的特点上学期知识回顾I直线电流的磁感线I圆电流的磁感线II通电螺线管的磁感线一对等量异号点电荷的电场线+上学期知识回顾闭合曲面的磁通量通过电场中某一个面的磁感线数叫做通过这个面的磁通量.上学期知识回顾三磁通量

穿过任意闭合曲面S的总磁通必然为零，这就是磁场的高斯定理。说明磁场是无源场。四、磁场的高斯定理由磁感应线的闭合性可知，对任意闭合曲面，穿入的磁感应线条数与穿出的磁感应线条数相同，因此，通过任何闭合曲面的磁通量为零。磁场的高斯定理上学期知识回顾五、安培环路定理o安培环路定理一带电粒子在电场和磁场中所受的力磁场力（洛仑兹力）+大小：

方向：

的方向（右手螺旋定则）带电粒子所受洛伦兹力总是和带电粒子运动方向垂直，故它只能改变带电粒子运动方向，不改变速度大小，即洛伦兹力不作功。二带电粒子在磁场中运动1.当带电粒子沿磁场方向运动时，V//B:粒子作匀速直线运动。2.VB,粒子作回旋频率回旋半径回旋频率

与不垂直螺距3、如果与斜交成角，粒子作螺旋运动F2F1BvFBv线圈三、带电粒子在非均匀磁场中运动（1）磁约束装置（磁镜）当来自外层空间的大量粒子(宇宙射线)进入地球磁场范围,粒子将绕地磁感应线作螺旋运动,因为在近两极处地磁场增强,作螺旋运动的粒子将被折回,结果粒子在沿磁感应线的区域内来回振荡,形成一个带电粒子区域,称范艾仑辐射带,此带相对地球作对称分布。（2）范艾仑辐射带：宇宙中的磁约束现象范艾仑辐射带的形成示意图包围地球外围的范艾仑辐射带1958年人造卫星的探测发现,,范艾仑辐射带有两层,内层在距地面800-4000Km处,外层在60000Km处。美丽的极光

极光的产生是由于有时太阳黑子活动，太阳喷射的高能带电粒子流形成的太阳风，在地磁感应线的引导下在地球南北极附近进入大气层时将使大气激发，然后辐射发光，从而出现美丽的北极光。二、带电粒子在电磁场中的运动和应用带有电荷量的粒子在静电场和磁场中以速度运动时受到的作用力将是：洛伦兹关系式1.洛伦兹关系式应用电子光学,电子显微镜等.2.磁聚焦在均匀磁场中某点A发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦.显象管中电子的磁聚焦装置示意图真空室接高频电源

离子源D型盒引出离子束D形盒电磁铁电磁铁离子源

回旋加速器是核物理、高能物理实验中用来获得高能带电粒子的设备，下图为其结构示意图。3.回旋加速器频率与半径无关到半圆盒边缘时回旋加速器原理图NSBO~N3.回旋加速器1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素.4.

质谱仪7072737476锗的质谱...................................................................+-速度选择器照相底片质谱仪的示意图5.磁约束受控核聚变受控聚变能是在等离子体状态下实现的什么是等离子体What’sPlasma？等离子体是物质第四态固体

冰液体

水气体

水汽等离子体

电离气体温度00C1000C100000CInsolids,liquids,andgaseselectronsarenormallyboundtoandorbitaroundthenucleusofanatomInaplasma,theelectronsarestrippedawayfromthenucleus.等离子是由大量的数目相同的正、负带电粒子构成的准中性系统。Intheuniverse,plasmaisthemostabundantstateofmatter（99.9%)

Infusion,twolightatomssuchashydrogenarebroughttogether(orfused)toformanewelement,therebyreleasingenergyOnlytremendousheatandpressurewillcausethenucleitofuse.Suchtemperaturesandpressuresoccurnaturallyinstarsandarecausedbygravitationalforces++Pullingnuclearforce++Thefusionoftwohydrogen(H)atomsrequiresmuchhighertemperaturesthandomixturesofitstwoisotopesdeuterium(D)andtritium(T)托卡马克装置原理示意图国际热核聚变实验装置(ITER)托卡马克装置环型容器内部实景1879年霍耳（A.H.Hall）发现：在匀强磁场中通电的金属导体板的上下表面出现横向电势差，这一现象称为霍耳效应。BI++++++++ab实验指出：BbUHI=BbUHIRHRH霍耳系数，它是和材料的性质有关的常数UH四、霍耳效应霍耳效应I霍耳电压霍耳系数++++

+

+-----I++++---P型半导体+-霍耳效应的应用2）测量磁场霍耳电压1）判断半导体的类型+++---N型半导体-I+-例:有载流金属导体中出现霍耳效应，测得两底面的电势差为Ua-Ub

=0.310-3V，则图中所加匀强磁场的方向为——————。Ihlab例:有载流金属导体中出现霍耳效应，测得两底面的电势差为Ua-Ub

=0.310-3V，则图中所加匀强磁场的方向为——————。I++++++++hlabEH例:有载流金属导体中出现霍耳效应，测得两底面的电势差为Ua-Ub

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