磁場(chǎng)與電流相互作用

1、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用NSIIaction of magnetic field on the current Chapter 10磁場(chǎng)對(duì)電流的作用第十章1本章內(nèi)容本章內(nèi)容Contentschapter 10磁場(chǎng)對(duì)電流元的作用action of magnetic field on the current element磁場(chǎng)對(duì)截流線圈的作用action of magnetic field with current loop洛倫茲力與霍耳效應(yīng)Lorenz force and Hall effect帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)movement of charged particle in electrica

2、nd magnetic field2第一節(jié)ssss10.1磁場(chǎng)對(duì)電流元的作用action of magnetic fieldon the current element3安培定律磁場(chǎng)對(duì)電流元的作用安培定律電流元Ild在磁場(chǎng) 中B（安培力）受的作用力Fd大小sinqBIldFd矢量式FdIldB長(zhǎng)度為 的載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的安培力ldFlFlIldB若載流導(dǎo)線各電流元受力同向，合力大小Fl0sinqBIldBqldIFd4例一例求下圖載流直導(dǎo)線所受的安培力lBIq均勻磁場(chǎng)F解法提要dFlFl0sinqBIldl0sinqBIldsinqlBI方向當(dāng) 或 時(shí)，q0p當(dāng) 時(shí)，2pqF0F極大，F(xiàn)ma

3、xlBI5例二RBI勻強(qiáng)IO例求下圖半圓電流所受的安培力YXadaldXFdFdyFd解法提要dFsinqBIld任一電流元均與正交Bqp2dFBIldXFddFcosasinadFFdyldRdaXFlXFddFcosaBIldcosa0RdaBIcosa0p0FyldFBIld0daRBI0pFdysinasinasina2RBIF方向沿Y軸正向2RBI故，合力Fy6載流導(dǎo)線間的作用載流導(dǎo)線間的相互作用7續(xù)5（動(dòng)）II載流導(dǎo)線間的相互作用8續(xù)6（動(dòng)）II載流導(dǎo)線間的相互作用9兩無(wú)限長(zhǎng)直電流作用IBFdFdaldldBIB=pmO2IaFd=IldB無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線Fdld=pmO2Ia21

4、m1A1A令4mO=107pA2可導(dǎo)出mONNm1072=Fdld110第二節(jié)ssss10.2磁場(chǎng)對(duì)截流線圈的作用action of magnetic field with current loop11磁場(chǎng)對(duì)載流線圈作用磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用nBnInInInI12續(xù)9abFcdFIl1BFadFbcI2lBsinp2IB2lsinp2Il1B載流線圈受磁力矩MFbcl1BsinqIB2ll1sinqIssinqMPmB或其中載流線圈的磁矩PmIsn側(cè)視圖nabcdabFcdFFbcFadBIaqIIIl12l俯視圖cdFadFbcBaqaqnd載流線圈的單位法線13穩(wěn)定、非穩(wěn)定平衡M外2q01

5、M外M磁nBcd非穩(wěn)定平衡nB與反向M磁nB與同向Bncd穩(wěn)定平衡14例三例求下圖載流線圈所受的安培力及對(duì)Y軸的磁力矩解法提要dFBIldsinaFdFIRBsinada0p2ldRdaIRB0p2sinada0BIXRaxodaFdBYdlIa勻強(qiáng)MIBssinq載流線圈法線 與 正交nBqp2，線圈面積spR2得載流線圈所受磁力矩MIBpR215磁力的功BFIabcdIIl磁力的功磁力 的功FA=FaaIaalBIBrs=rFIabIF16磁力矩的功rF-末B通量初B通量FabcdFabcd)IabcdabcdnnMBIIIIn磁力矩 的功MA=IrF產(chǎn)生一角位移M載流線圈受磁力矩 作用1

6、7第三節(jié)ssss10.3洛倫茲力與霍耳效應(yīng)Lorenz force and Hall effect18洛侖茲力洛侖茲力=FBvqqsinBvF=q大小+qqFvBvFBFvBBFvFvBFBvBvBvFvqBFvBq19電場(chǎng)中的載流子正 負(fù)載流子在電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)方向+-IIv+v20霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)+-II+vF0+霍耳電壓+-B21續(xù)17+-II0+霍耳電壓+-B+-IIFB0+霍耳電壓+-v霍耳效應(yīng)-+Fv22霍耳效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)利用霍耳效應(yīng)測(cè)恒定磁場(chǎng)BV霍耳元件探頭保護(hù)罩23測(cè)載流子密度霍耳電壓RHIB1V2VdRH霍耳系數(shù)nq1p型半導(dǎo)體(空穴導(dǎo)電)型半導(dǎo)體(電子導(dǎo)電)n0RHRH0載流子

7、數(shù)密度n+-IB+霍耳效應(yīng)I0+霍耳電壓+-IIBF0+霍耳電壓v+-+-+Fvddnnqq1V2V011221V2V024周期BFFvv+qqmmBvF=q洛侖茲力Rmv2=向心力2pB=qm周期T=2pRvB=qRmv半徑半徑與周期25質(zhì)譜儀B質(zhì)譜儀原理+離子源v+質(zhì)譜儀原理B=qRmv半徑Bvq若為常量Rm8+26偏轉(zhuǎn)+運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)+v偏轉(zhuǎn)B27螺線BBv+v28續(xù)24+vvvBqBvvqv帶電粒子在磁場(chǎng)中的螺旋運(yùn)動(dòng)29螺距+vvvBqh螺距hB=mcosq2pvT=vqRqmvRsin半徑=v=mmBqqBq30例四BqlL1yYX2yq=RqmvB+vqy=?tgq=l

8、R22l+y=1y2y=RR22lLtgq+31磁約束BFIIvBBFF+磁約束(磁鏡效應(yīng))磁約束F32磁流體發(fā)電負(fù)載+-+-+BEk2AE1Ad建立電動(dòng)勢(shì)的非靜電力為洛侖茲力=FBqv非靜電力場(chǎng)Ek=Fq=Bv電動(dòng)勢(shì)e=Ekd=Bvd磁流體發(fā)電原理33AMS磁譜儀a 用 磁譜儀(AMS)探測(cè)反氦核+中子質(zhì)子反質(zhì)子電子反電子反中子nn反氦核nn氦核+nn34續(xù)32nn+nn+B質(zhì)子反質(zhì)子電子反電子反氦核氦核+nn+nna 用 磁譜儀(AMS)探測(cè)反氦核同上同上35續(xù)33+nn+nna 用 磁譜儀(AMS)探測(cè)反氦核同上nn+nn+B俯視B永磁體閃爍體(記錄粒子進(jìn)出狀況)六層硅探測(cè)器(記錄粒子電量,速度,軌跡等)反氦核(產(chǎn)生磁場(chǎng) )B36第四節(jié)ssss10.4帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)movement of charged particle in electricand magnetic