大學(xué)物理學(xué)33第十一章5-7磁通量磁場(chǎng)的高斯定理安培環(huán)路定理帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

大學(xué)物理學(xué)電子教案磁場(chǎng)的性質(zhì)11-5磁通量磁場(chǎng)的高斯定律11-6安培環(huán)路定理11-7帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)復(fù)習(xí)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)電荷磁鐵電流電流運(yùn)動(dòng)電荷磁鐵磁場(chǎng)畢奧－薩伐爾定律復(fù)習(xí)一磁感線

規(guī)定：曲線上每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度

B

的方向，曲線的疏密程度表示該點(diǎn)的磁感強(qiáng)度B

的大小.III11-5磁通量磁場(chǎng)的高斯定律二磁通量磁場(chǎng)的高斯定理SNISNI磁場(chǎng)中某點(diǎn)處垂直矢量的單位面積上通過的磁感線數(shù)目等于該點(diǎn)的數(shù)值.磁通量：通過某一曲面的磁感線數(shù)為通過此曲面的磁通量.單位物理意義：通過任意閉合曲面的磁通量必等于零（故磁場(chǎng)是無源的.）磁場(chǎng)高斯定理

例如圖載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的電流為I,試求通過矩形面積的磁通量.解先求，對(duì)非均勻磁場(chǎng)先給出后積分求.安培(Ampere,1775-1836)法國(guó)物理學(xué)家，電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人。1805年擔(dān)任法蘭西學(xué)院的物理教授，1814年參加了法國(guó)科學(xué)會(huì)，1818年擔(dān)任巴黎大學(xué)總督學(xué)，1827年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他還是柏林科學(xué)院和斯德哥爾摩科學(xué)院院士。安培在電磁學(xué)方面的貢獻(xiàn)卓著，發(fā)現(xiàn)了一系列的重要定律、定理，推動(dòng)了電磁學(xué)的迅速發(fā)展。1827年他首先推導(dǎo)出了電動(dòng)力學(xué)的基本公式，建立了電動(dòng)力學(xué)的基本理論，成為電動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人。11-6安培環(huán)路定理oo一安培環(huán)路定理

設(shè)閉合回路為圓形回路（與成右螺旋）

無限長(zhǎng)載流長(zhǎng)直導(dǎo)線的磁感強(qiáng)度為o若回路繞向化為逆時(shí)針時(shí)，則對(duì)任意形狀的回路與成右螺旋電流在回路之外多電流情況以上結(jié)果對(duì)任意形狀的閉合電流（伸向無限遠(yuǎn)的電流）均成立.安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理即在真空的穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任一閉合路徑的積分的值，等于乘以該閉合路徑所包圍的各電流的代數(shù)和.

電流

正負(fù)的規(guī)定：與成右螺旋時(shí)，為正；反之為負(fù).注意對(duì)閉合回路對(duì)閉合回路問1）是否與回路外電流有關(guān)？2）若，是否回路上各處？

是否回路內(nèi)無電流穿過？當(dāng)時(shí)，螺繞環(huán)內(nèi)可視為均勻場(chǎng).例1求載流螺繞環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)2）選回路.解1）對(duì)稱性分析；環(huán)內(nèi)線為同心圓，環(huán)外為零.令二安培環(huán)路定理的應(yīng)用舉例例2無限長(zhǎng)載流圓柱體的磁場(chǎng)解1）對(duì)稱性分析2）選取回路.

的方向與成右螺旋例3無限長(zhǎng)載流圓柱面的磁場(chǎng)解一帶電粒子在磁場(chǎng)中所受的力電場(chǎng)力磁場(chǎng)力（洛侖茲力）+

運(yùn)動(dòng)電荷在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中受的力方向：即以右手四指由經(jīng)小于的角彎向，拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向.11-7帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)二帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)舉例1.回旋半徑和回旋頻率

例1在垂直紙平面的均勻磁場(chǎng)的作用下，有一電子束在紙平面內(nèi)，作如圖所示的圓周運(yùn)動(dòng)，其半徑為R=15cm.已知電子是在的加速電壓下，由靜止獲得作勻速圓周速度的.試求：（1）均勻磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度是多少？（2）電子的角速率是多少？解（1）由能量守恒定律，有（2）2

.磁聚焦（洛侖茲力不做功）洛侖茲力

與不垂直螺距應(yīng)用電子光學(xué),電子顯微鏡等.磁聚焦在均勻磁場(chǎng)中某點(diǎn)A

發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子,它們的與之間的夾角不盡相同,但都較小,這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動(dòng),因螺距近似相等,都相交于屏上同一點(diǎn),此現(xiàn)象稱之為磁聚焦.帶電粒子在非均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)*3

.地磁場(chǎng)的磁約束作用

與不垂直為非均勻磁場(chǎng)地磁場(chǎng)是非均勻磁場(chǎng)，從赤道到兩極磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng).宇宙射線中的高能電子和質(zhì)子進(jìn)入地磁場(chǎng)，將被磁場(chǎng)捕獲，并在地磁南北極間來回震蕩，形成范阿倫輻射帶.地磁場(chǎng)對(duì)來自宇宙空間高能帶電粒子的磁約束作用SN地球軌道平面質(zhì)子電子磁北極地理北極范阿倫輻射帶.1.

質(zhì)譜儀7072737476鍺的質(zhì)譜...................................................................+-速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖三帶電粒子受電磁場(chǎng)作用的現(xiàn)代技術(shù)運(yùn)用舉例2.回旋加速器1932年勞倫斯研制第一臺(tái)回旋加速器的D型室.此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng).頻率與半徑無關(guān)到半圓盒邊緣時(shí)回旋加速器原理圖NSBO~N我國(guó)于1996年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素.例2有一回旋加速器，他的交變電壓的頻率為

，半圓形電極的半徑為0.532m.問加速氘核所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能為多大？其最大速率有多大？（已知氘核的質(zhì)量為

，電荷為

）.解由粒子的回旋頻率公式，可得霍耳效應(yīng)*3.霍耳效應(yīng)I霍耳電壓霍耳系數(shù)++++

+

+-----I++++---P型半導(dǎo)體+-霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2）測(cè)量磁場(chǎng)霍耳電壓1）判斷半導(dǎo)體的類型+++-