10磁场对电流的作用

磁场对电流的作用NSIIactionofmagneticfieldonthecurrent

Chapter10磁场对电流的作用第十章本章内容本章内容Contentschapter10磁场对电流元的作用actionofmagneticfieldonthecurrentelement磁场对截流线圈的作用actionofmagneticfieldwithcurrentloop洛伦兹力与霍耳效应LorenzforceandHalleffect带电粒子在电场和磁场中的运动movementofchargedparticleinelectricandmagneticfield第一节ssss10.1磁场对电流元的作用actionofmagneticfieldonthecurrentelement安培定律磁场对电流元的作用安培定律电流元Ild在磁场中B（安培力）受的作用力Fd大小sinqBIldFd矢量式FdIldB长度为的载流导线在磁场中受的安培力ldFlFlIldB若载流导线各电流元受力同向，合力大小Fl0sinqBIldBqldIFd例一例求下图载流直导线所受的安培力lBIq均匀磁场F解法提要dFlFl0sinqBIldl0sinqBIldsinqlBI方向当或时，q0p当时，2pqF0F极大，FmaxlBI例二RBI匀强IO例求下图半圆电流所受的安培力YXadaldXFdFdyFd解法提要dFsinqBIld任一电流元均与

正交Bqp2dFBIldXFddFcosasinadFFdyldRdaXFlXFddFcosaBIldcosa0RdaBIcosa0p0FyldFBIld0daRBI0pFdysinasinasina2RBIF方向沿Y轴正向2RBI故，合力Fy例二RBI匀强IO例求下图半圆电流所受的安培力YXadaldXFdFdyFd解法提要dFsinqBIld任一电流元均与

正交Bqp2dFBIldXFddFcosasinadFFdyldRdaXFlXFddFcosaBIldcosa0RdaBIcosa0p0FyldFBIld0daRBI0pFdysinasinasina2RBIF方向沿Y轴正向2RBI故，合力FyI1abldI2I1abldI2xxabI2ldxabI2ldx载流导线间的作用载流导线间的相互作用续5（动）II载流导线间的相互作用续6（动）II载流导线间的相互作用两无限长直电流作用IBFdFdaldldBIB=pmO2IaFd=IldB无限长载流直导线Fdld=pmO2Ia21m1A1A令4mO=107pA2可导出mONNm1072=Fdld1第二节ssss10.2磁场对截流线圈的作用actionofmagneticfieldwithcurrentloop磁场对载流线圈作用磁场对载流线圈的作用nBnInInInI续9abFcdFIl1BFadFbcI2lBsinp2IB2lsinp2Il1B载流线圈受磁力矩MFbcl1BsinqIB2ll1sinqIssinqMPmB或其中载流线圈的磁矩PmIsn侧视图nabcdabFcdFFbcFadBIaqIIIl12l俯视图cdFadFbcBaqaqnd载流线圈的单位法线稳定、非稳定平衡M外2q01M外M磁nBcd非稳定平衡nB与反向M磁nB与同向Bncd稳定平衡例三例求下图载流线圈所受的安培力及对Y轴的磁力矩解法提要dFBIldsinaFdFIRBsinada0p2ldRdaIRB0p2sinada0BIXRaxodaFdBYdlIa匀强MIBssinq载流线圈法线与正交nBqp2，线圈面积spR2得载流线圈所受磁力矩MIBpR2磁力的功BFIabcdIIl磁力的功磁力

的功FA=FaaIaalBIBrs===rFIabIF磁力矩的功rF-末B通量初B通量FabcdFabcd)IabcdabcdnnMBIIIIn磁力矩的功MA=IrF产生一角位移M载流线圈受磁力矩作用第三节ssss10.3洛伦兹力与霍耳效应LorenzforceandHalleffect洛仑兹力洛仑兹力=FBvqqsinBvF=q大小+qqFvBvFBFvBBFvFvBFBvBvBvFvqBFvBq电场中的载流子正负载流子在电场作用下的运动方向+-IIv+v霍耳效应霍耳效应+-II+vF0+霍耳电压++++++------B续17+-II0+霍耳电压++++++------B+-IIFB0+霍耳电压++++++------v霍耳效应------+Fv霍耳效应测磁场利用霍耳效应测恒定磁场BV霍耳元件探头保护罩测载流子密度霍耳电压RHIB1V2VdRH霍耳系数nq1p型半导体(空穴导电)型半导体(电子导电)n0RHRH0载流子数密度n+-IB++++++霍耳效应I0+霍耳电压+-IIBF0+霍耳电压v++++++------++++++------+Fvddnnqq1V2V011221V2V0周期BFFvv+qqmmBvF=q洛仑兹力Rmv2=向心力2pB=qm周期T=2pRvB=qRmv半径半径与周期质谱仪B质谱仪原理++++++++++++++++++++++++离子源v+++++质谱仪原理B=qRmv半径Bvq若为常量Rm8++偏转++运动带电粒子在磁场中的偏转++++v偏转B螺线BBv+v续24+vvvBqBvvqv带电粒子在磁场中的螺旋运动螺距+vvvBqh螺距hB=mcosq2pvT=vqRqmvRsin半径=v=mmBqqBq例四BqlL1yYX2yq=RqmvB+vqy=?tgq=lR22l++y=1y2y=RR22lLtgq+磁约束BFIIvBBFF+磁约束(磁镜效应)磁约束F磁流体发电负载++-+++---+BEk2AE1Ad建立电动势的非静电力为洛仑兹力=FBqv非静电力场Ek=Fq=Bv电动势e=Ekd=Bvd磁流体发电原理AMS磁谱仪a用磁谱仪(AMS)探测反氦核+中子质子反质子电子反电子反中子nn反氦核nn氦核++nn续32nn++nn+B质子反质子电子反电子反氦核氦核+nn++nna用磁谱仪(AMS)探测反氦核同上同上续33+nn++nna用磁谱仪(AMS)探测反氦核同上nn++nn+B俯视B永磁体闪烁体(记录粒子进出状况)六层硅探测器(记录粒子电量,速度,轨迹等)反氦核(产生磁场)B第四节ssss10.4带电粒子在电场和磁场中的运动movementofchargedparticleinelectricandmagneticfield电磁合力++++E+qqeFeFBmFmFqv+qv++