大學(xué)物理第2版朱峰主編7-4

7.4磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷和載流導(dǎo)線的作用

7.4.1帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

7.4.2霍耳效應(yīng)

7.4.3回旋加速器

7.4.4安培定律

7.4.5均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用

7.4.1帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

洛侖茲力

2.時(shí)1.時(shí)回旋周期或回旋頻率與帶電粒子的速率及回旋半徑無關(guān)．3.螺旋線的半徑分解為和回旋周期

螺距從磁場(chǎng)中某點(diǎn)發(fā)射一束很窄的帶電粒子流，它們的速率都很相近，且與的夾角都很小，盡管會(huì)使各個(gè)粒子沿不同半徑的螺旋線運(yùn)動(dòng)，但是卻近似相等，因此的螺距也近似相等，所以各個(gè)粒子經(jīng)過距離后又會(huì)重新會(huì)聚在一起，稱之為磁聚焦．

螺距7.4.2霍耳效應(yīng)

一導(dǎo)電板在垂直于它的磁場(chǎng)中，當(dāng)有電流通過它時(shí)，在導(dǎo)電板的兩側(cè)、

會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，這種現(xiàn)象叫做霍耳效應(yīng)．

霍耳系數(shù)

根據(jù)霍耳電勢(shì)差的正負(fù)號(hào)可以判斷半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型．++++（a）型半導(dǎo)體

++++（b）型半導(dǎo)體

7.4.3回旋加速器

回旋加速器的基本原理就是利用回旋頻率與粒子速度無關(guān)的性質(zhì)．

回旋半徑交變電場(chǎng)的周期離子的最終速率離子的動(dòng)能mVSN例：霍耳效應(yīng)可用來測(cè)量血流的速度，其原理如圖所示。在動(dòng)脈血管的兩側(cè)分別安裝電極并加以磁場(chǎng)。設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場(chǎng)為0.080T，毫伏表測(cè)出的電壓為0.10mV，血流的速度多大？例2：一臺(tái)用來加速氘核的回旋加速器的D盒直徑為75cm，兩磁極可以產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)1.5T，氘核的質(zhì)量為3.34×10-27kg，電量就是質(zhì)子的電量。求：（1）所用交流電源的頻率應(yīng)是多大？（2）氘核由此加速器射出時(shí)的能量是多少？7.4.4安培定律

一個(gè)載流子受到的洛倫茲力是——安培定律所受的磁場(chǎng)力為一個(gè)電流元整個(gè)導(dǎo)線所受的安培力例

長(zhǎng)為的一段載流直導(dǎo)線放在均勻磁場(chǎng)中，電流的方向與之間的夾角為，求該段導(dǎo)線所受的安培力．解：因?yàn)檩d流直導(dǎo)線上各電流元所受的力的方向一致，所以該載流直導(dǎo)線所受安培力的大小為當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，特例：(1)如果是直線電流在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則安培力為:(2)如果是曲線電流在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則安培力為:7.4.5電磁軌道炮

軌道炮是一個(gè)在短時(shí)間內(nèi)利用磁場(chǎng)力把拋射物加速到高速的裝置.導(dǎo)向熔體拋射體導(dǎo)電軌道II

2R

wIBI

F7.4.5均勻磁場(chǎng)對(duì)載流線圈的作用

導(dǎo)線和所受的磁力分別為，導(dǎo)線和所受的磁力分別為和是一對(duì)平衡力，合力為零．對(duì)軸的力矩為匝線圈所受力矩的大小為載流線圈的磁矩的方向由與的矢積決定．討論三種情況

（a）向外向里（b）（a）當(dāng)時(shí)，線圈所受力矩為零，線圈處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)．（b）當(dāng)時(shí)，線圈所受力矩為最大．（c）（c）當(dāng)時(shí)，線圈所受力矩為零，線圈處于非穩(wěn)定平衡狀態(tài)．例1如圖所示，一根彎曲的剛性導(dǎo)線載有電流，導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中，的方向垂直紙面向外，設(shè)部分是半徑為的半圓，．求該導(dǎo)線所受的合力．

解根據(jù)安培定理，、兩段所受安培力的大小為

，方向都向下．在段上任取一電流元，它所受安培力的大小為．

的方向向下．

例2邊長(zhǎng)為的正方形線圈，共有100匝，通以電流，把線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中．問在什么位置時(shí)，線圈所受的磁力矩最大？此磁力矩等于多少？時(shí)，最