高二物理競賽載流線圈的力矩、磁偶極矩課件

1、載流線圈的力矩、磁偶極矩如上圖，矩形線圈處于勻強(qiáng)磁場中，、邊與磁場垂直，線圈平面與磁場方向夾角為 矩形線圈，對(duì)邊受力大小應(yīng)相等，方向相反。27-5 載流線圈的力矩；磁偶極矩速度選擇器 一些電子器件和設(shè)備需要一束帶電粒子以近乎相同的速度運(yùn)動(dòng)。這可通過使用均勻電場和均勻磁場獲得，使它們排列得相互垂直。例如，電量為q的粒子穿過狹縫S1進(jìn)入 指向紙面內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B，電場強(qiáng)度E從陽極板指向陰極板。假如粒子以不同的速度進(jìn)入，請說明該儀器如何選擇一個(gè)特定的速度。洛倫茲方程AD與BC邊受力大小為：AB與CD邊受力大小為： AD與BC邊受力在同一直線上，相互抵消。 這兩個(gè)邊受力不在同一直線上，形成一力偶，力臂為

2、 它們在線圈上形成的力偶矩為 用代替 ，可得到力矩為線圈面積，圖中為線圈平面法向與磁場方向的夾角， 與為互余的關(guān)系若線圈為N匝，則線圈所受力偶為 實(shí)際上m=NIS為線圈磁矩的大小，力矩的方向?yàn)榫€圈磁矩與磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量積；用矢量式表示磁場對(duì)線圈的力矩： 可以證明，上式不僅對(duì)矩形線圈成立，對(duì)于均勻磁場中的任意形狀的平面線圈也成立，對(duì)于帶電粒子在平面內(nèi)沿閉合回路運(yùn)動(dòng)以及帶電粒子自旋所具有的磁矩，在磁場中受到的力矩都適用。（1）=/2，線圈平面與磁場方向相互平行，力矩最大，這一力矩有使減小的趨勢。（2）=0，線圈平面與磁場方向垂直，力矩為零，線圈處于平衡狀態(tài)。 綜上所述，任意形狀不變的平面載流線圈作

3、為整體在均勻外磁場中，受到的合力為零，合力矩使線圈的磁矩轉(zhuǎn)到磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向。（3）=，線圈平面與磁場方向相互垂直，力矩為零，但為不穩(wěn)定平衡， 與 反向，微小擾動(dòng)，磁場的力矩使線圈轉(zhuǎn)向穩(wěn)定平衡狀態(tài)。討論：例題 氫原子的磁矩 求氫原子中電子環(huán)繞原子核運(yùn)動(dòng)的磁矩，假設(shè)軌道半徑為0.52910-10m。 解：電子由庫侖力束縛在圓軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)電子的等效電流 1879年，霍耳（E. H. Hall）發(fā)現(xiàn)，把一載流導(dǎo)體放在磁場中時(shí)，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流兩者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差。稱為霍耳效應(yīng)，這電勢差稱為霍耳電勢差。金屬半導(dǎo)體 實(shí)驗(yàn)指出，在磁場不太強(qiáng)時(shí)，霍耳電勢差 U與電流 I 和磁感應(yīng)強(qiáng)度B 成正比，與板的寬d 成反比。RH稱為霍耳系數(shù)，僅與材料有關(guān)。是導(dǎo)體中載流子受到洛倫茲力作用而發(fā)生橫向漂移的結(jié)果。實(shí)質(zhì)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：設(shè)載流子：霍耳系數(shù)：分析霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2、根據(jù)霍耳系數(shù)的大小的測定， 可以確定載流子的濃度1、確定半導(dǎo)體的類型霍耳效應(yīng)已在測量技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域中得到越來越普遍的應(yīng)用。n型半導(dǎo)體載流子為電子p型半導(dǎo)體載流子為帶正電的空穴例題 由霍爾效應(yīng)求漂移速度 一個(gè)長銅片寬度1.8cm，厚度1mm，放置在1.2T磁場中。當(dāng)一穩(wěn)定電流1.5A流經(jīng)銅片時(shí)，測得霍爾電壓為1.0