《医用物理学》教学课件：7 磁场与电磁感应2.pdf

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1、小结B通过运动的正电荷在1.磁感应强度磁场中的受力来定义FmaxF大小：Bmax方向：FvmaxvqvIlde0r2.毕奥—萨伐尔定律dB24πrIdle0rBBd24πrI应用：有限长载流直导线→无限长、半无限长?0??=(cos?1−cos?2)4??0电流环???20?=2(?2+?2)32小结磁场是无源、有旋场3.磁通量?=?∙d?磁场的高斯定理?∙d?=0??4.安培环路定理?∙d?=?0????(?内)应用：无限长载流螺线管?=?0??载流螺线环?0???=2???0???0?长直载流圆柱体：柱内?=，柱外?=2??22??第二节磁场对运动电荷

2、的作用力7.2.1洛伦兹力（Lorentzforce）FqvBzmFm大小：FqvBsinmoBqy方向：右手螺旋，即以右x手四指由?经小于180°的v角弯向?，拇指的指向就运动电荷在电场和磁场中受的力是正电荷所受洛仑兹力的FqEqvB方向。7.2.2霍耳效应（Halleffect）1897年，E.H.Hall在均匀的磁场中放入通有电流的导体或半导体薄片，使薄片平面垂直于磁场方向，这时在薄片的两侧产生一个电势差，这种现象叫霍耳效应，产生的电势差称为霍耳电势差。TheElectromagneticHalleffect霍耳效应(Halleffect)I

3、B霍耳电压URHHBdFmd+++++bv+qUdAA'I-----FeUAAqvBqEqd?：载流子的数密度b霍耳系数?：载流子的电荷量1RUbvBHAAdnqIBUAAInvdSqnvdbdqnqd•霍耳效应的应用1）判断半导体的类型BFFBmm_+___I+++IvU___vd+UH+++dH_+P型半导体N型半导体2）测量磁场IB霍耳电压URHHd•量子霍尔效应U(mV)在研究低温强磁H400场下半导体的霍300n2耳效应时，发现200n3??与?不再是线n4性的，而是量子100化的。051015B(T)UhR•霍耳电阻

4、Hk(n1,2,)RH2Inen10冯·克利青常数Rk的测定值可以精确到10，所以量子霍耳效应被用来定义电阻的标准。[例]带电粒子在磁场中运动回旋半径和回旋频率vB02vmv00qv0BmRRqB2πR2πm1qBTv0qBT2πm洛仑兹力对运动电荷不做功。洛仑兹力只改变运动电荷的速度方向，不改变其速度的大小；只改变其动量，不改变其动能。应用：回旋加速器正电子的发现C.D.安德森(1905-1991)(CarlDavidAnderson)美国加州理工学院FqvB实验物理学家mv02πR2πm1932年发现正电子RTqBv0qB1936年诺

5、贝尔物理学奖磁聚焦•vBvvvvsinBvvvcos////应用:电子光学，电子显微镜等。•质谱仪qEqvB（在?中）002v速度选择器s1qvBm（在?中）sR2pB0pqBRRqBqBBR12m0照相底片_+vEEBs0................3.................B.........................7072737476....................质谱仪示意图锗的质谱•7.3.1安培力（Ampereforce）?每个载流子均受洛仑兹力d???=??×?载流导线中的大量载流子I在磁场中做定向运动受

6、到d?的洛仑兹力作用,通过载流子与导线晶格的碰撞,?B将作用力传递给载流导线,F结果就表现为载流导线受到的磁场作用力。电流元?d?中所有载流子数NnSdlfm所有载流子受洛仑兹力vIIdlSdFnSdlqvBInqvSdlBdFIdlB安培力：磁场对电流元的作用力dFIdlB安培定律：dFIdlBdFIdlBsin意义：磁场对电流元作用的力，在数值上等于电流元?d?的大小、电流元所在处的磁感强度?的叉乘值。有限长载流导线所受的安培力dFdFFdFIdlBIdlIdlllBB[例7-5]两无

7、限长平行载流直导线的间距为?,分别通有电流?和?,试求其间每单位长度所受的作用力。12I01解：B1I1I22a在?上取一小电流元?d?,其受力为222Idl11dFdIlBIdl22BB120I1I2dFdF2dFIdlBdl11222122πaa则，?单位长度所受的作用力为：2dFII12012f同理，可求?单位长度所受的作用力。dl2πa12[例]求处在均匀磁场?中、形状如图所示、通有电流?的刚性导线所受的安培力。解：两端长为?的直线所受的