第三篇稳恒磁场磁力

第三篇稳恒磁场磁力第一页，共二十一页，2022年，8月28日§7.1磁的基本现象和基本规律一、基本磁现象1、条形磁铁磁极磁极中性区2、磁针南北东西NS磁南极磁北极3、磁铁与磁铁之间有相互作用同名相斥，异名相吸4、磁铁与电流之间有相互作用第二页，共二十一页，2022年，8月28日1820年丹麦奥斯特电流对磁针有作用力I磁铁对电流有作用力电流的磁效应５、电流与电流之间也有相互作用６、通电螺线管的行为与条形磁铁类似ＮＳ第三页，共二十一页，2022年，8月28日二、磁铁和电流在本质上是否一致？十九世纪法国安培的分子环流假说：组成磁铁的最小单元是环形电流，大量的分子电流整齐地排列起来，在宏观上显示出磁性。Ｎ电流磁铁磁性的本源运动电荷运动电荷相互作用磁场第四页，共二十一页，2022年，8月28日§７.2磁场磁感应强度一.磁场运动电荷周围存在磁场磁场的宏观性质：对其中的运动电荷有力的作用磁场是一种物质，有质量、能量，是客观存在磁力通过磁场传递

库仑相互作用磁相互作用静止电荷静止电荷运动电荷静止电荷运动电荷运动电荷库仑相互作用第五页，共二十一页，2022年，8月28日磁场力，运动电荷才受磁力洛仑兹力是力的基本关系式洛仑兹力是相对论不变式磁感强度

(MagneticInduction)或称磁通密度(magneticfluxdensity)单位：特斯拉(T)洛仑兹力公式电场力，与电荷的运动状态无关第六页，共二十一页，2022年，8月28日二、磁感应强度是表征磁场力的性质的物理量1、的来源在系中，只受到静电场力的作用在系中，的受力是两个运动电荷之间的相互作用，由洛伦兹变换：2、的单位第七页，共二十一页，2022年，8月28日无头无尾，闭合曲线3、磁力线1）典型电流的磁力线2）磁力线的性质4、磁通量单位：韦伯(Wb)与电流铰链与电流成右手螺旋关系

磁通连续原理（磁场的高斯定律）无源场第八页，共二十一页，2022年，8月28日§7.3带电粒子在磁场中的运动一.带电粒子在磁场中受力洛仑兹力二.带电粒子在磁场中的运动1、R回旋半径回旋周期第九页，共二十一页，2022年，8月28日2.若忽略重力，粒子将保持直线运动状态3.与夹角为螺旋运动半径螺距R第十页，共二十一页，2022年，8月28日三.应用1、磁聚焦2、磁约束第十一页，共二十一页，2022年，8月28日§7.4霍耳效应金属导体1879年美国物理学家霍耳发现：将一导电板放在垂直磁场中，当通以电流I时，对应图中沿Z方向有电势差。霍耳系数可以用带电粒子在磁场中受力解释，精确的解释只能用电子的量子理论。霍耳效应的应用：判定导电机制测量未知磁感强度第十二页，共二十一页，2022年，8月28日+-1、空穴导电（载流子为正）设载流子电量为q，漂移速率为v，浓度为n当时，为稳定状态2、电子导电（载流子为负）-+-第十三页，共二十一页，2022年，8月28日§7.5载流导线在磁场中受力一、安培力公式整个电流受力怎么计算电流受到的磁场力？任意电流元受力为设导线截面积S，电流I，载流子浓度n，带电量q，漂移速率v-第十四页，共二十一页，2022年，8月28日安培力公式求载流导线在磁场中受力步骤：1）求电流元受力2）看的方向，同方向叠加，则否则，第十五页，共二十一页，2022年，8月28日例1在均匀磁场中放置一半径为R的半圆形导线，电流强度为I，导线两端连线与磁感强度方向夹角=30°，求此段圆弧电流受的磁力。解：在电流上任取电流元均匀场=30°方向第十六页，共二十一页，2022年，8月28日结论均匀磁场中任意弯曲通电导线ab，所受磁场力为：均匀磁场中任意闭合通电导线（通电线圈），所受磁场力为：abIIab第十七页，共二十一页，2022年，8月28日例2如图一圆柱形磁铁N极上方水平放置一半径为R的圆电流I，圆电流所在处磁场的方向均与竖直方向成角，求圆电流所受磁力解：在圆电流上任取电流元NYXI方向如图圆电流所在处磁场的大小相同对称性分析得第十八页，共二十一页，2022年，8月28日二、均匀磁场中的载流线圈以半径R、电流I

的圆形载流线圈为例IRXY1、对载流线圈的作用磁场力............I.取任意电流元磁力矩r取对称电流元，分析受磁场力和磁力矩的情况合力矩=0第十九页，共二十一页，2022年，8月28日2、对载流线圈的作用I.磁场力取任意电流元磁力矩取对称电流元，分析受磁场力和磁力矩的情况合力矩≠0Rr第二十页，共二十一页，2022年，