磁场对运动电荷和载流导线的作用.ppt

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一带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力磁场力（洛仑兹力）+运动电荷在电场和磁场中受的力方向：即以右手四指由经小于的角弯向，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向. 例1一质子沿着与磁场垂直的方向运动,在某点它的速率为.由实验测得这时质子所受的洛仑兹力为.求该点的磁感强度的大小.解由于与垂直，可得问1）洛仑兹力作不作功？2）负电荷所受的洛仑兹力方向？ 二带电粒子在磁场中运动举例1.回旋半径和回旋频率 2.电子的反粒子电子偶显示正电子存在的云室照片及其摹描图铝板正电子电子1930年狄拉克预言自然界存在正电子 3.磁聚焦（洛仑兹力不做功）洛仑兹力与不垂直螺距 应用电子光学,电子显微镜等.磁聚焦在均匀磁场中某点A发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦. ....................+-AA’K+dL..................................................................................................三带电粒子在电场和磁场中运动举例1.电子比荷的测定速度选择器 dL+-o dL+-o dL+-o上述计算的条件电子比荷 2.质谱仪7072737476锗的质谱...................................................................-+速度选择器照相底片质谱仪的示意图 3.回旋加速器1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖. 频率与半径无关到半圆盒边缘时回旋加速器原理图NSBO~N 我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素. 例2有一回旋加速器，它的交变电压的频率为，半圆形电极的半径为0.532m.问加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为，电荷为）.解由粒子的回旋频率公式，可得 霍耳效应4.霍耳效应 I霍耳电压霍耳系数++++++----- 量子霍尔效应（1980年）霍耳电阻 I++++---P型半导体+-霍耳效应的应用2）测量磁场霍耳电压1）判断半导体的类型+++---N型半导体-I+- S四安培力洛伦兹力由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力.安培定律磁场对电流元的作用力 有限长载流导线所受的安培力安培定律意义磁场对电流元作用的力，在数值上等于电流元的大小、电流元所在处的磁感强度大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角的正弦之乘积,垂直于和所组成的平面,且与同向. ABCo根据对称性分析解例1如图一通有电流的闭合回路放在磁感应强度为的均匀磁场中，回路平面与磁感强度垂直.回路由直导线AB和半径为的圆弧导线BCA组成，电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力. ACoB因由于故 PL解取一段电流元结论任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力,与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同.例2求如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知和. 五电流的单位两无限长平行载流直导线间的相互作用 国际单位制中电流单位安培的定义在真空中两平行长直导线相距1m，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为时，规定这时的电流为1A（安培）.问若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？可得 M,NO,PMNOPI六磁场作用于载流线圈的磁力矩如图均匀磁场中有一矩形载流线圈MNOP 线圈有N匝时MNOPIM,NO,P IB.....................IBB++++++++++++++++++++++++I稳定平衡不稳定平衡讨论1）方向与相同2）方向相反3）方向垂直力矩最大 结论:均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为与成右螺旋0pqq==稳定平衡非稳定平衡磁矩