第23講 安培力與洛倫磁力

大學(xué)物理電子教案第23講安培力與洛倫磁力

9.3

磁場對載流導(dǎo)線的作用9.4

磁場對運動電荷的作用塔里木大學(xué)教學(xué)課件9.3磁場對載流導(dǎo)線的作用一、安培力電子在磁場中受力——洛侖茲力BIφθ電流元Idl在磁場中所受的力等于nSdl個電子所受的力不論電荷的正負(fù)，該公式總是成立的對于有限長載流導(dǎo)線例題1、有一段彎曲導(dǎo)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？

l與磁感應(yīng)強(qiáng)度B在同一平面內(nèi)，所以，該力方向垂直于紙面向外。二、電流的單位平行電流間的相互作用電流I1在電流I2處所產(chǎn)生的磁場為：問題：兩平行長直載流導(dǎo)線，相距為d求：每單位長度線段所受的作用力。導(dǎo)線2上dl2長度受力為1、平行載流直導(dǎo)線間的相互作用dI22、電流強(qiáng)度的單位：在其空中有兩根平行的長直線，它們之間相距1m，兩導(dǎo)線上電流流向相同，大小相等，調(diào)節(jié)它們的電流，使得兩導(dǎo)線每單位長度上的吸引力為2×10-7N·m-1，我們就規(guī)定這個電流為1A。電流I2在電流

I1

處所產(chǎn)生的磁場為：dI2一、磁場作用于載流導(dǎo)線的磁力矩受力情況BF4F3F1F2l1l2MNOPI兩者大小相等，方向相反，且在同一直線上，故對于線圈來說，它們合力矩為零。F1與F2形成一個力偶線圈所受有磁力矩引入磁矩討論：q

=p/2，線圈與磁場平行，磁通量F=0，力矩Mmax=ISBq=0，垂直，F(xiàn)=BS，力矩M=0，平衡q=p，垂直，F(xiàn)=-BS，力矩M=0，平衡例題2、證明轉(zhuǎn)動帶電園盤的磁矩。rdro解：二、磁電式電流計原理作用：測量電流原理：載流線圈在磁場中受磁力矩的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)：永久磁鐵的兩極圓柱體鐵心繞固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的鋁制框架框架上繞有線圈轉(zhuǎn)軸的兩端各有一個旋絲一端上固定一針2、速度方向與磁場方向垂直洛侖茲力的大小方向：垂直與速度的和磁場的方向回旋半徑回旋周期回旋頻率+

q,mR1、速度方向與磁場方向平行帶電粒子受到的洛侖茲力為零，粒子作直線運動。9.4磁場對運動電荷的作用3、速度方向與磁場方向有夾角把速度分解成平行于磁場的分量與垂直于磁場的分量平行于磁場的方向：F//=0，勻速直線運動垂直于磁場的方向：F⊥=qvBsinθ，勻速圓周運動粒子作螺旋線向前運動，軌跡是螺旋線?；匦霃交匦芷诼菥唷Ｗ踊剞D(zhuǎn)一周所前進(jìn)的距離hB

螺距d與v⊥無關(guān)，只與v//成正比，若各粒子的v//相同，則其螺距是相同的，每轉(zhuǎn)一周粒子都相交于一點，利用這個原理，可實現(xiàn)磁聚焦。

*電子的反粒子電子偶正電子：1930年英國物理學(xué)家狄拉克從理論上預(yù)言了正電子的存在，1932年，美國物理學(xué)家安德森在分析宇宙射線穿過位于云霧室的鉛塊后的帶電粒子的照片時，發(fā)現(xiàn)了正電子。

原理：在高能粒子物理中，常用帶電粒子在云霧室中的軌跡來觀察和區(qū)分粒子的性質(zhì)。電子偶：理論和實驗都表明，正電子總是伴隨著電子一起出現(xiàn)的，猶如成對成雙的配偶，故稱之為電子——正電子偶，簡稱電子偶或電子對。*帶電粒子在非均勻磁場中的運動帶電粒子進(jìn)入軸對稱會聚磁場，由于磁場的不均勻，洛侖茲力的大小要變化，所以不是勻速圓周運動。且半徑逐漸變小。使沿磁場的運動被抑，而被迫反轉(zhuǎn)。象被“反射”回來一樣——磁鏡。*應(yīng)用：磁約束用于受控?zé)岷朔磻?yīng)中地磁場，兩極強(qiáng)，中間弱，能夠捕獲來自宇宙射線的的帶電粒子，在兩極之間來回振蕩。1958年，探索者一號衛(wèi)星在外層空間發(fā)現(xiàn)被磁場俘獲的來自宇宙射線和太陽風(fēng)的質(zhì)子層和電子層——VanAllen輻射帶三、帶電粒子在電場和磁場中的運動舉例1、電子比荷（e/m）的測定引言：電子的電量和質(zhì)量是電子基本屬性，對電子的電量、質(zhì)量和兩者的比值(即比荷)的測定有重要的意義。1897年J.J.Thomson在卡文迪許實驗室測量電子比荷，為此1906年獲Nobel物理獎。實驗裝置原理加速電子經(jīng)過電場與磁場區(qū)域發(fā)生偏轉(zhuǎn)y結(jié)論對于速度不太大的電子2、質(zhì)譜儀引言：是用物理方法分析同位素的儀器，由英國物理學(xué)家與化學(xué)家阿斯頓于1919年創(chuàng)造，當(dāng)年發(fā)現(xiàn)了氯與汞的同位素，以后幾年又發(fā)現(xiàn)了許多同位素，特別是一些非放射性的同位素，為此，阿斯頓于1922年獲諾貝爾化學(xué)獎。原理圖速度選擇器+

從離子源出來的離子經(jīng)過S1、S2加速進(jìn)入電場和磁場空間，若粒子帶正電荷+q，則電荷所受的力有：洛侖茲力：qvB電場力：

qE若粒子能進(jìn)入下面的磁場qvB=qE速度選擇器若每個離子所帶電量相等，由譜線的位置可以確定同位素的質(zhì)量。由感光片上譜線的黑度，可以確