第23讲 安培力与洛伦磁力

大学物理电子教案第23讲安培力与洛伦磁力

9.3

磁场对载流导线的作用9.4

磁场对运动电荷的作用塔里木大学教学课件9.3磁场对载流导线的作用一、安培力电子在磁场中受力——洛仑兹力BIφθ电流元Idl在磁场中所受的力等于nSdl个电子所受的力不论电荷的正负，该公式总是成立的对于有限长载流导线例题1、有一段弯曲导线ab

通有电流I，求此导线在如图所示均匀磁场中受的力？

l与磁感应强度B在同一平面内，所以，该力方向垂直于纸面向外。二、电流的单位平行电流间的相互作用电流I1在电流I2处所产生的磁场为：问题：两平行长直载流导线，相距为d求：每单位长度线段所受的作用力。导线2上dl2长度受力为1、平行载流直导线间的相互作用dI22、电流强度的单位：在其空中有两根平行的长直线，它们之间相距1m，两导线上电流流向相同，大小相等，调节它们的电流，使得两导线每单位长度上的吸引力为2×10-7N·m-1，我们就规定这个电流为1A。电流I2在电流

I1

处所产生的磁场为：dI2一、磁场作用于载流导线的磁力矩受力情况BF4F3F1F2l1l2MNOPI两者大小相等，方向相反，且在同一直线上，故对于线圈来说，它们合力矩为零。F1与F2形成一个力偶线圈所受有磁力矩引入磁矩讨论：q

=p/2，线圈与磁场平行，磁通量F=0，力矩Mmax=ISBq=0，垂直，F=BS，力矩M=0，平衡q=p，垂直，F=-BS，力矩M=0，平衡例题2、证明转动带电园盘的磁矩。rdro解：二、磁电式电流计原理作用：测量电流原理：载流线圈在磁场中受磁力矩的作用发生偏转。结构：永久磁铁的两极圆柱体铁心绕固定转轴转动的铝制框架框架上绕有线圈转轴的两端各有一个旋丝一端上固定一针2、速度方向与磁场方向垂直洛仑兹力的大小方向：垂直与速度的和磁场的方向回旋半径回旋周期回旋频率+

q,mR1、速度方向与磁场方向平行带电粒子受到的洛仑兹力为零，粒子作直线运动。9.4磁场对运动电荷的作用3、速度方向与磁场方向有夹角把速度分解成平行于磁场的分量与垂直于磁场的分量平行于磁场的方向：F//=0，匀速直线运动垂直于磁场的方向：F⊥=qvBsinθ，匀速圆周运动粒子作螺旋线向前运动，轨迹是螺旋线。回旋半径回旋周期螺距——粒子回转一周所前进的距离hB

螺距d与v⊥无关，只与v//成正比，若各粒子的v//相同，则其螺距是相同的，每转一周粒子都相交于一点，利用这个原理，可实现磁聚焦。

*电子的反粒子电子偶正电子：1930年英国物理学家狄拉克从理论上预言了正电子的存在，1932年，美国物理学家安德森在分析宇宙射线穿过位于云雾室的铅块后的带电粒子的照片时，发现了正电子。

原理：在高能粒子物理中，常用带电粒子在云雾室中的轨迹来观察和区分粒子的性质。电子偶：理论和实验都表明，正电子总是伴随着电子一起出现的，犹如成对成双的配偶，故称之为电子——正电子偶，简称电子偶或电子对。*带电粒子在非均匀磁场中的运动带电粒子进入轴对称会聚磁场，由于磁场的不均匀，洛仑兹力的大小要变化，所以不是匀速圆周运动。且半径逐渐变小。使沿磁场的运动被抑，而被迫反转。象被“反射”回来一样——磁镜。*应用：磁约束用于受控热核反应中地磁场，两极强，中间弱，能够捕获来自宇宙射线的的带电粒子，在两极之间来回振荡。1958年，探索者一号卫星在外层空间发现被磁场俘获的来自宇宙射线和太阳风的质子层和电子层——VanAllen辐射带三、带电粒子在电场和磁场中的运动举例1、电子比荷（e/m）的测定引言：电子的电量和质量是电子基本属性，对电子的电量、质量和两者的比值(即比荷)的测定有重要的意义。1897年J.J.Thomson在卡文迪许实验室测量电子比荷，为此1906年获Nobel物理奖。实验装置原理加速电子经过电场与磁场区域发生偏转y结论对于速度不太大的电子2、质谱仪引言：是用物理方法分析同位素的仪器，由英国物理学家与化学家阿斯顿于1919年创造，当年发现了氯与汞的同位素，以后几年又发现了许多同位素，特别是一些非放射性的同位素，为此，阿斯顿于1922年获诺贝尔化学奖。原理图速度选择器+

从离子源出来的离子经过S1、S2加速进入电场和磁场空间，若粒子带正电荷+q，则电荷所受的力有：洛仑兹力：qvB电场力：

qE若粒子能进入下面的磁场qvB=qE速度选择器若每个离子所带电量相等，由谱线的位置可以确定同位素的质量。由感光片上谱线的黑度，可以确