電磁學(xué)穩(wěn)恒磁場3

1、電磁學(xué)穩(wěn)恒磁場31第1頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五1 磁場對運(yùn)動電荷的作用力-evfm大小:方向：洛侖茲力對運(yùn)動電荷不作功 一 、運(yùn)動電荷在磁場中的受力洛侖茲力的方向2第2頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五二、帶電粒子在均勻磁場中運(yùn)動1）粒子運(yùn)動速度平行磁感強(qiáng)度粒子不受力粒子做勻速直線運(yùn)動2）粒子運(yùn)動速度垂直磁感強(qiáng)度粒子做勻速圓周運(yùn)動圓周半徑3第3頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五由上式可知 圓周運(yùn)動半徑與垂直磁場的速度有關(guān)圓周半徑粒子運(yùn)動的周期與速度無關(guān)Bv2v如兩個質(zhì)子v和2v同時回到原出發(fā)點(diǎn)4第4頁，共35頁，202

2、2年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五3）粒子運(yùn)動速度方向任意 設(shè)粒子初速度與磁感強(qiáng)度之間夾角為粒子做螺旋運(yùn)動粒子在垂直磁場的平面里做圓周運(yùn)動同時又沿磁場方向勻速運(yùn)動5第5頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五螺旋半徑螺距6第6頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五BAA應(yīng)用電真空器件中的磁聚焦均勻磁場中，在A處引入帶電粒子束，其發(fā)散角不太大，且速度大致相同；這些粒子的0幾乎一樣，因而螺距相同；經(jīng)一周期，所有粒子將重新在A相聚。磁聚焦廣泛用于電真空器件，特別是電子顯微鏡中。7第7頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五三、霍耳效應(yīng)1879年，霍

3、耳發(fā)現(xiàn)把一載流導(dǎo)體(半導(dǎo)體）放在磁場中，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差，這一現(xiàn)象稱之為霍耳效應(yīng)。hbBUH實(shí)驗(yàn)結(jié)果載流子的正負(fù)決定 的正負(fù)8第8頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五hbBUH穩(wěn)定時有：H：霍耳系數(shù)q形成機(jī)制以載流子為正電荷為例說明q0q0UH 0UH 0?如果載流子為負(fù)電荷呢金屬因其n大所以霍爾效應(yīng)不明顯9第9頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五測量磁感應(yīng)強(qiáng)度霍耳效應(yīng)的應(yīng)用因?yàn)榘雽?dǎo)體的載流子濃度小于金屬電子的濃度且容易受溫度、雜質(zhì)的影響，所以霍耳效應(yīng)是研究半導(dǎo)體的重要方法之一。測量載流子濃度測量

4、載流子類型10第10頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五練習(xí).截面面積為S、形狀為矩形的直的金屬條中通有電流I，置于均勻磁場B中，B垂直于金屬條的前后兩側(cè)面，在圖示情況下金屬條上側(cè)將積累 電荷，若為P型半導(dǎo)體,上側(cè)積累 電荷。SI負(fù)正11第11頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五二、整個載流導(dǎo)線受力一、安培定律安培指出，任意電流元在磁場中受力為2 磁場對載流導(dǎo)線的作用力12第12頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五2.一段導(dǎo)線受力：均勻磁場中直電流受力？第13頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五例1. 有一段彎曲導(dǎo)

5、線 ab 通有電流I ，求此導(dǎo)線在如圖所示均勻磁場中受的力？磁場為均勻場矢量和若是閉合回路，閉合回路在均勻磁場中受力為0。 為恒矢量方向：14第14頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五IabBR 2RIB方向：如15第15頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五例2. 圓柱形磁鐵 N 極上方水平放置一個載流導(dǎo)線環(huán)，求其受力。對稱性分析可知：已知在導(dǎo)線所在處磁場B的方向與豎直方向成角方向鉛直向上16第16頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五例3.如圖：求I2受I1的作用力。I1I2xxabdF1).在I2上任選I2dl ，求其受I1的dF大

6、小及方向方向如圖2）各dF方向相同3)方向如圖向上17第17頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五I1I2半徑為R的半圓線圈中通有電流I2 ，置于電流為I1的無限長的直線電流的磁場中，直線電流恰好過半圓的直徑，兩導(dǎo)線相互絕緣。求半圓線圈受到長直電流的磁力。R若求1/4圓的受力呢？18第18頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五例5.一半徑為 R 的無限長半圓柱面導(dǎo)體,載有與軸線上的長直導(dǎo)線等值反向的電流 I 。試求軸線上長直導(dǎo)線單位長度所受磁力。 解：柱面電流線密度 j = I / R半圓柱面上寬度為 dl 的窄條在軸線上產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為F19第19頁，共3

7、5頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五 3.平面載流線圈在磁場中的受力電流線圈的右旋法線方向?yàn)槭芰η闆r：bc段da段方向相反線圈可視為剛性，兩力抵消20第20頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五受力情況：但不作用于同一直線上力偶大小相等方向相反彼此平行的一對力二者合力為零但組成一個繞中心軸的力偶矩 21第21頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五線圈所受磁力矩為： 載流線圈的 磁矩大?。簃Bsinq方向：使m轉(zhuǎn)向B方向22第22頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五推廣：對均勻磁場中的任意形狀 線圈皆成立合力力矩線圈不平動N匝載

8、流線圈磁矩線圈將轉(zhuǎn)動,使m轉(zhuǎn)向B方向第23頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五例3：求 1）線圈受磁力；2）磁力矩；3）線圈如何運(yùn)動BIR解：1）2）3）線圈不平動，從上往下看，將逆時針轉(zhuǎn)動。第24頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五4 平行電流間的相互作用力如圖所示長直電流I1和電流I2平行共面，相距為d。？考慮每根導(dǎo)線單位長度線度受另一電流的磁場的作用力 電流 I1在電流 I2處所產(chǎn)生的磁場為：導(dǎo)線2單位長度受力方向如圖方向如圖25第25頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五電流 I2在電流 I1 處所產(chǎn)生的磁場為：方向如圖導(dǎo)線1單

9、位長度受力方向如圖同向電流相互吸引26第26頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五國際單位制中電流強(qiáng)度的單位所以在國際單位制中真空磁導(dǎo)率為：第8章結(jié)束27第27頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五例.兩條直導(dǎo)線AB、CD互相垂直，如圖所示，但相隔一個小的距離。其中導(dǎo)線CD能夠以中點(diǎn)為軸自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)直流電流按圖中所示方向通入兩條導(dǎo)線時，導(dǎo)線CD將怎樣運(yùn)動？IABCDI逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線AB28第28頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五I1I2I2將如何運(yùn)動圓線圈向直導(dǎo)線平移29第29頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45

10、分，星期五1.如圖，勻強(qiáng)磁場中有一矩形通電線圈，它的平面與磁場平行，在磁場作用下，線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動，其方向是（A）ab邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)，cd邊轉(zhuǎn)出紙外。（B）ab邊轉(zhuǎn)出紙外，cd邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)。（C）ab邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)，bc邊轉(zhuǎn)出紙外。（D）ab邊轉(zhuǎn)出紙外，bc邊轉(zhuǎn)入紙內(nèi)。 A 30第30頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五2.如圖所示，是穩(wěn)定的直線電流，在它下方有一電子射線管。欲使圖中陰極所發(fā)射的電子束不偏轉(zhuǎn)，可加上一電場。該電場的方向應(yīng)是：(A)豎直向上。(B)豎直向下。(C)垂直紙面向里。(D)垂直紙面向外。 B 31第31頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五3例:

11、 一對同軸的無限長空心導(dǎo)體圓筒,內(nèi)、外半徑分別為 R1 和 R2 ( 筒壁厚度可以忽略不計 ) ,電流 I 沿內(nèi)筒流去,沿外筒流回,如圖所示。(1) 計算兩圓筒間的磁感應(yīng)強(qiáng)度；(2) 求通過長度為 l 的一段截面(圖中的斜線部分)的磁通量。 解:(1)由安培環(huán)路定理32第32頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五(2)在截面上 r 處,取寬為 dr ,長 l 的窄條,其面積dS =ldr則33第33頁，共35頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)45分，星期五 10 6 A應(yīng)用電磁軌道炮原理示意圖炮彈易溶金屬當(dāng)通電后 巨大電流（大于4兆安）熔化易溶金屬形成的等離子體受安培力作用 彈出炮彈在1ms內(nèi) 彈塊速度可達(dá)1