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文档简介

带电粒子在磁场中运动所受磁场的作用力被称为洛伦兹力。实验表明，洛伦兹力如下：11.6.1洛伦兹力11.6磁场对运动电荷和载流导线的作用由于，所以洛伦兹力对运动的带电粒子并不做功，它只是改变带电粒子的运动方向，而不改变运动带电粒子的能量。后面我们会看到，磁场力对运动的电流却可以做功，我们要将两者区分开来。11.6.2带电粒子在磁场中的运动1.进入均匀磁场××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××首先，带电粒子必然在垂直于磁场的平面内运动；其次，在该平面内粒子始终受到与速度方向垂直的洛伦兹力，洛伦兹力大小不变，却一直改变粒子运动方向，其结果是使粒子在垂直于磁场的平面内作匀速率圆周运动，如下图所示。2.进入均匀磁场由于，所以带电粒子不受磁场力作用，它将顺（或逆）着磁场方向作匀速直线运动。圆周运动轨道半径：圆周运动周期：圆周运动频率：11.6.3*用电磁场控制带电粒子的运动1.速度选择器空间同时存在相互垂直的均匀电场和均匀磁场时，带电粒子以如图所示的方向进入该区域。由于电场力与磁场力方向相反，因此只要满足下式：则速度的带电粒子将径直穿过场区。改变电场和磁场的大小，就会把那些满足条件的带电粒子筛选出来。2.磁透镜（磁聚焦）发散角

不太大的带电粒子束，经过一个周期后，将重新会聚到一个点上，这种现象称为磁聚焦。3.磁约束

在非均匀磁场中，速度方向与磁场不同的带电粒子，也作螺旋运动，但半径和螺距都将随时间变化。（1）横向磁约束。磁镜

磁场增强，运动半径变小。强磁场可将带电粒子约束在一根磁力线附近运动，这称为横向磁约束。（2）纵向磁约束。线圈线圈

地球是一个天然磁瓶。

磁力线的弯曲会产生，使带电粒子的纵向速度越来越小，并逐渐减小到零。之后粒子作反向螺旋运动，粒子好像被一面镜子“反射”回来，故这种纵向磁约束装置又叫磁镜。将两个磁镜“对”起来的装置叫磁瓶。受控热核聚变实验研究所使用的“容器”就是这种磁瓶。11.6.4安培力1.*安培定律

安培从1820年起，经过7年艰苦的实验和分析工作，终于得到两个电流元之间的作用力公式，这被称为安培定律。安培定律今天被写成如下形式：电流受到磁场的作用力被称为安培力：2.安培力

下面分析安培力与洛伦兹力的关系。（1）电流元在磁场中静止的情况。IS当电流元静止时，其所受安培力等于每个载流子所受洛伦兹力的矢量和。（2）电流元在磁场中运动的情况。当电流元向右运动时，电子所受洛伦兹力指向左上方。而电流元所受安培力始终向左。容易证明，安培力等于每个载流子所受洛伦兹力水平分力的矢量和。另外，安培力可以对运动的电流元做功，而洛伦兹力对运动的带电粒子始终不做功。3.*“安培”的定义

设两平行无限长直导线中分别通有电流和。电流1和电流2的磁场分别为：电流2中单位长度上受的安培力：电流1中单位长度上受的安培力：

真空中通有同值电流的两无限长平行直导线，若相距1米时，单位长度受力为，则所通的电流被定义为

1

安培。

若

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