大學(xué)物理清華出版社第十一章磁力

第十一章磁力§11-1帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一.帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)

1.洛侖茲力

2.時(shí)1.時(shí)大?。悍较颍海?）運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行+Bv二、帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)－－勻速直線運(yùn)動(dòng)（2）運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直勻速圓周運(yùn)動(dòng)回旋周期回旋半徑BRF+v回旋頻率（3）運(yùn)動(dòng)方向沿任意方向B螺距d+v－－沿螺旋線軌道運(yùn)動(dòng)半徑回旋周期三、磁聚焦－－與速度方向無關(guān)。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．

§11-2電磁場(chǎng)控制帶電粒子運(yùn)動(dòng)的實(shí)例一、速度選擇器Fm+++++++++++++--------------E+vFe二.霍耳效應(yīng)B

1879年，霍爾（E.H.Hall，1855－1936）發(fā)現(xiàn)，把一載流導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中時(shí)，如果磁場(chǎng)方向與電流方向垂直，則在與磁場(chǎng)和電流兩者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢(shì)差。這一現(xiàn)象稱為霍耳效應(yīng)，這電勢(shì)差稱為霍耳電勢(shì)差。+++++++++++++++-------------------V1V2II動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：xyzV-----------II+++++++++++-----------dbB-vFeFmRH

稱為霍耳系數(shù)霍耳系數(shù)RH與載流子密度n成反比。在金屬中，由于載流子密度很大，因此霍耳系數(shù)很小，相應(yīng)霍耳效應(yīng)也很弱。而在一般半導(dǎo)體中，載流子密度n較小，因此霍耳效應(yīng)也較明顯。令：如果載流子帶正電荷，則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+++---N型半導(dǎo)體-I+-三.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§11-3載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的磁力一.載流導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受的力設(shè)：載流子數(shù)密度n電流元截面積S電流元中的電子數(shù)nSdl載流子電量q作用在電流元上的作用力：安培定律：安培力：

磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力安培力的基本計(jì)算公式：

例1

計(jì)算長為L的載流直導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)B中所受的力。IB解：解取一段電流元例2

求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力，已知和.PL結(jié)論任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場(chǎng)中所受的力,與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力相同.PL

例3如圖一通有電流的閉合回路放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中，回路平面與磁感強(qiáng)度垂直.回路由直導(dǎo)線AB和半徑為的圓弧導(dǎo)線BCA組成，電流為順時(shí)針方向,求磁場(chǎng)作用于閉合導(dǎo)線的力.ABCo根據(jù)對(duì)稱性分析解ABCo由于ABCo因故aI1I2二.平行電流間的相互作用單位長度受力：dF12dl1B2dF21dl2B1電流強(qiáng)度單位：“安培”的定義設(shè)：

I1=I2=1A，a=1m單位長度導(dǎo)線受到的磁力：aI1I2F12F21兩平行長直導(dǎo)線相距1m，通過大小相等的電流，如果這時(shí)它們之間單位長度導(dǎo)線受到的磁場(chǎng)力正好是210-7N·m時(shí)，就把兩導(dǎo)線中所通過的電流定義為“1安培”?！?1-4載流線圈在均勻磁場(chǎng)中受到的磁力矩一.載流線圈在磁場(chǎng)中所受的磁力矩IIIIbl2

acdl1F1F2FadFbcB結(jié)論：平面載流線圈在均勻磁場(chǎng)中所受的安培力的矢量和為零。1.磁場(chǎng)對(duì)線圈作用的磁力大小：

B2.磁場(chǎng)對(duì)線圈作用的磁力矩大?。?/p>

為線圈面積N匝線圈：線圈磁矩：線圈所受磁力矩：

注意：上式對(duì)均勻磁場(chǎng)中任意形狀的平面載流線圈都適用。力臂:結(jié)論:均勻磁場(chǎng)中，任意形狀剛性閉合平面通電線圈所受的力和力矩為與

成右螺旋0pqq==穩(wěn)定平衡非穩(wěn)定平衡磁矩IB.....................IB××××××××××××××××××××××××BI穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡討論（1）與同向（2）方向相反（3）方向垂直力矩最大二.載流線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)力的功力矩的功：磁力矩：F2F1BθBI例1

有一半徑為R的閉合載流