大學(xué)物理：14磁場(chǎng)對(duì)電流作用

磁場(chǎng)對(duì)電流的作用NSII磁場(chǎng)對(duì)電流的作用magneticfieldactsoncurrent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Fl0sinqBIldBqldIFd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)maxlBI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Fy載流導(dǎo)線間的作用載流導(dǎo)線間的相互作用續(xù)5（動(dòng)）II載流導(dǎo)線間的相互作用續(xù)6（動(dòng)）II載流導(dǎo)線間的相互作用兩無限長直電流作用IBFdFdaldldBIB=pmO2IaFd=IldB無限長載流直導(dǎo)線Fdld=pmO2Ia21m1A1A令4mO=107pA2可導(dǎo)出mONNm1072=Fdld1磁場(chǎng)對(duì)載流線圈作用磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用nBnInInInI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穩(wěn)定、非穩(wěn)定平衡M外2q01M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產(chǎn)生一角位移M載流線圈受磁力矩作用洛侖茲力洛侖茲力=FBvqqsinBvF=q大小+qqFvBvFBFvBBFvFvBFBvBvBvFvqBFvBq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+v霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)+-II+vF0+霍耳電壓++++++------B續(xù)17+-II0+霍耳電壓++++++------B+-IIFB0+霍耳電壓++++++------v霍耳效應(yīng)------+Fv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載流子數(shù)密度n+-IB++++++霍耳效應(yīng)I0+霍耳電壓+-IIBF0+霍耳電壓v++++++------++++++------+Fvddnnqq1V2V011221V2V0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++偏轉(zhuǎn)++運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)++++v偏轉(zhuǎn)B螺線BBv+v續(xù)24+vvvBqBvvqv帶電粒子在磁場(chǎng)中的螺旋運(yùn)動(dòng)螺距+vvvBqh螺距hB=mcosq2pvT=vqRqmvRsin半徑=v=mmBqqBq電磁合力++++E+qqeFeFBmFmFqv+qv++++EB+qvqvmFeFmFeF合力(矢量式)eF=qEqmFv=BmFaeF=mF=+qEvB()=+速度選擇器速度選擇器++++EBv離子源q若Fe=mFqE=qvB即=vBE的粒子被選擇FemF例四BqlL1yYX2yq=RqmvB+vqy=?tgq=lR22l++y=1y2y=RR22lLtgq+磁約束BFIIvBBFF+磁約束(磁鏡效應(yīng))磁約束F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AMS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++nn續(xù)32nn++nn+B質(zhì)子