大學(xué)物理第2版朱峰主編7-4市公開課一等獎省賽課獲獎?wù)n件

7.4磁場對運(yùn)動電荷和載流導(dǎo)線作用

7.4.1帶電粒子在磁場中運(yùn)動

7.4.2霍耳效應(yīng)

7.4.3盤旋加速器

7.4.4安培定律

7.4.5均勻磁場對載流線圈作用

第1頁7.4.1帶電粒子在磁場中運(yùn)動

洛侖茲力

2.時1.時第2頁盤旋周期或盤旋頻率與帶電粒子速率及盤旋半徑無關(guān)．第3頁3.螺旋線半徑分解為和第4頁盤旋周期

螺距從磁場中某點(diǎn)發(fā)射一束很窄帶電粒子流，它們速率都很相近，且與夾角都很小，盡管會使各個粒子沿不一樣半徑螺旋線運(yùn)動，不過卻近似相等，所以螺距也近似相等，所以各個粒子經(jīng)過距離后又會重新會聚在一起，稱之為磁聚焦．

第5頁螺距第6頁7.4.2霍耳效應(yīng)

一導(dǎo)電板在垂直于它磁場中，當(dāng)有電流經(jīng)過它時，在導(dǎo)電板兩側(cè)、會產(chǎn)生一個電勢差，這種現(xiàn)象叫做霍耳效應(yīng)．

第7頁霍耳系數(shù)

依據(jù)霍耳電勢差正負(fù)號能夠判斷半導(dǎo)體導(dǎo)電類型．++++（a）型半導(dǎo)體

++++（b）型半導(dǎo)體

第8頁7.4.3盤旋加速器

盤旋加速器基本原理就是利用盤旋頻率與粒子速度無關(guān)性質(zhì)．

盤旋半徑第9頁交變電場周期離子最終速率離子動能第10頁mVSN例：霍耳效應(yīng)可用來測量血流速度，其原理如圖所表示。在動脈血管兩側(cè)分別安裝電極并加以磁場。設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場為0.080T，毫伏表測出電壓為0.10mV，血流速度多大？第11頁例2：一臺用來加速氘核盤旋加速器D盒直徑為75cm，兩磁極能夠產(chǎn)生均勻磁場1.5T，氘核質(zhì)量為3.34×10-27kg，電量就是質(zhì)子電量。求：（1）所用交流電源頻率應(yīng)是多大？（2）氘核由此加速器射出時能量是多少？第12頁7.4.4安培定律

一個載流子受到洛倫茲力是——安培定律所受磁場力為一個電流元第13頁整個導(dǎo)線所受安培力例長為一段載流直導(dǎo)線放在均勻磁場中，電流方向與之間夾角為，求該段導(dǎo)線所受安培力．解：因?yàn)檩d流直導(dǎo)線上各電流元所受力方向一致，所以該載流直導(dǎo)線所受安培力大小為當(dāng)時，當(dāng)時，特例：第14頁(1)假如是直線電流在勻強(qiáng)磁場中,則安培力為:(2)假如是曲線電流在勻強(qiáng)磁場中,則安培力為:第15頁7.4.5電磁軌道炮

軌道炮是一個在短時間內(nèi)利用磁場力把拋射物加速到高速裝置.導(dǎo)向熔體拋射體導(dǎo)電軌道II

2R

wIBIF第16頁7.4.5均勻磁場對載流線圈作用

導(dǎo)線和所受磁力分別為，第17頁導(dǎo)線和所受磁力分別為和是一對平衡力，協(xié)力為零．對軸力矩為匝線圈所受力矩大小為載流線圈磁矩第18頁方向由與矢積決定．討論三種情況

（a）向外向里（b）第19頁（a）當(dāng)時，線圈所受力矩為零，線圈處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)．（b）當(dāng)時，線圈所受力矩為最大．（c）（c）當(dāng)時，線圈所受力矩為零，線圈處于非穩(wěn)定平衡狀態(tài)．第20頁例1如圖所表示，一根彎曲剛性導(dǎo)線載有電流，導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為均勻磁場中，方向垂直紙面向外，設(shè)部分是半徑為半圓，．求該導(dǎo)線所受協(xié)力．

第21頁解依據(jù)安培定理，、兩段所受安培力大小為

，方向都向下．在段上任取一電流元，它所受安培力大小為．

第22頁方向向下．

第23頁例2邊長為正方形線圈，共有100匝，通以電流，把線圈放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為均勻磁場中．問在什么位置時，線圈所受磁力矩最大？此磁力矩等于多少？時，最大．