大学物理磁学第三节课件

一、洛伦兹力由前面对磁感应强度的定义知：∥矢量式：——洛伦兹力公式§8-5带电粒子在电场和磁场中的运动方向：垂直和组成的平面，指向：由右手螺旋定则决定。大小：q

说明：1、洛伦兹力F的方向垂直于v和B所确定的平面。2、洛伦兹力F不能改变带电粒子速度v的大小，只能改变其运动方向。1.带电粒子在均匀磁场中的运动(1)运动方向与磁场方向平行=0F=0结论：

带电粒子作匀速直线运动。(3)——匀速直线运动——匀速率圆周运动等距螺旋运动螺旋线半径为螺旋周期为螺旋线的螺距为2.带电粒子在非均匀磁场中的运动带电粒子沿磁场方向速度减小至零，从而掉向反转运动B变大R变小（磁镜）（磁镜）(1)磁约束装置（磁瓶）非均匀磁场的应用范艾仑辐射带的形成示意图(2)范•艾伦（VanAllen）辐射带美丽的极光1929年，劳伦斯发明了回旋加速器2、回旋加速器D形盒电磁铁电磁铁离子源结构示意图

由电磁铁、D形真空盒、带电粒子源组成原理图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真空室接高频电源

离子源D型盒引出离子束3、速度选择器FmFe+v+++++++++++++--------------4、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+-PNxyzdbII+++++++++++++----------------

V1V2

U-v动态平衡时：以金属导体为例令：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。------------------++++++++++++++++

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+§8-6磁场对载流导线的作用演示实验：SNI在两根平行金属道轨上放一导体棒，导体棒位于马蹄形磁铁之间；而在轨道的两端接一电源与导体棒构成回路。当合上电源开关后……。一、安培定律安培力：

磁场对电流的作用力的大小：的方向：（1）右手螺旋法则（2）左手法则安培定律：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：矢量式:B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：I二、载流导体在磁场中的受力a、载流直导线rxI1I2例2、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：Iabb、任意一段载流导线结论：弯曲导线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ABCo根据对称性分析解:例3

如图一通有电流的导线放在磁感应强度为的均匀磁场中，导线平面与磁感强度垂直.圆弧导线BCA半径为，电流为顺时针方向,求磁场作用于导线的力.ACoB因例4、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）铜丝内部的张力。解：（1）Ioxy

ddldFxdFy由安培定律：结论：匀强磁场对闭合载流导线的作用合力为零Ioxy

ddldFxdFy（2）铜丝内部的张力。I上海磁悬浮列车转动平面

沿Z

轴分量为对Z轴的力矩对O

点的力矩：1.力矩C、载流线圈在匀强磁场中受到的磁力矩l1结论：IIIIbl2acdl1IIIIbnl2acdF3和F4形成一“力偶”。磁力矩：l1为线圈平面法线方向与磁场方向的夹角其中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：l1IIIIbnl2acd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。IS例5如图半径为0.20m，电流为20A的圆形载流线圈（o-xy面内）放在均匀磁场中，磁感应强度的大小为0.08T，方向沿x轴正向.线圈所受的磁力矩又为多少？IRQJKPo以为轴，所受磁力矩大小法一法二方向：+y方向：+yaI1I2dF12dF21dl2dl1单位长度受力：1.平行电流间的相互作用三、电流强度单位“安培”的定义aI1I2F12F212.“安培”的定义设：

I1=I2=1（A），a=1（m）单位长度导线受到的磁力：电流强度“安培”是国际单位制中的基本单位之一

两平行长直导线相距1m，通过大小相等的电流，如果这时它们之间单位长度导线受到的磁场力正好是210-7N·m时，就把两导线中所通过的电流定义为“1安培”。定义：四、磁力的功1、磁力对运动载流导线作的功F

IBabcdLabx磁场力：F=BIL磁场力的功：A=Fx=BILx其中

BLx=BS=磁场力的功：2、载流线圈在磁场中转动时磁场力的功nF2F1Bd力矩的功：磁力矩：例6有一半径为R的闭合载流线圈，通过电流I。今把它放在均匀磁场中，磁感应强度为B，其方向与线圈平面平行。求：。（1）在力矩作用下，线圈转过90°，力矩做了多少功？（2）以直