物理课件磁力培训讲学.ppt

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1、物理课件磁力（1）运动方向与磁场方向平行）运动方向与磁场方向平行+Bv2.2.带电粒子在均匀磁场中的运动带电粒子在均匀磁场中的运动匀速直线运动匀速直线运动（2）运动方向与磁场方向垂直）运动方向与磁场方向垂直F FR R B+v匀速圆周运动匀速圆周运动周期周期半径半径（3）运动方向沿任意方向）运动方向沿任意方向螺距螺距沿螺旋线轨道运动沿螺旋线轨道运动Bh +v v半径半径+-P P N N B3.3.应用电场和磁场控制带电粒子的实例应用电场和磁场控制带电粒子的实例（1）质谱仪）质谱仪R R速度选择速度选择质谱分析：质谱分析：利用不同质量而带同样电量的带电粒子在磁利用不同质量而带同样电量的带电粒子

2、在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径不同，从而场中做匀速圆周运动的轨道半径不同，从而测定带电粒子的质量的仪器。测定带电粒子的质量的仪器。（2）磁聚焦磁聚焦近似与速度方向无关。近似与速度方向无关。使发散角不太大的带使发散角不太大的带电粒子束汇聚到一点电粒子束汇聚到一点的现象的现象（3）磁约束磁约束磁磁 镜镜 逐渐增加的磁场中使作螺旋运逐渐增加的磁场中使作螺旋运动的带电的粒子发生动的带电的粒子发生“反射反射”。约束带电粒子的磁场分布约束带电粒子的磁场分布用两个电流方向相同的线圈产生一个中间弱两端强的磁场。这一磁场区用两个电流方向相同的线圈产生一个中间弱两端强的磁场。这一磁场区域的两端就形成两个磁镜，平

3、行于磁场方向的速度分量不太大的带电粒域的两端就形成两个磁镜，平行于磁场方向的速度分量不太大的带电粒子将被约束在两个磁镜间的磁场内来回运动而不能逃脱。子将被约束在两个磁镜间的磁场内来回运动而不能逃脱。14.5 带电粒子在磁场带电粒子在磁场 中的运动中的运动极光：极光：极光：极光：由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象。由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象。在地磁两极附近在地磁两极附近 由于磁感线与地面垂直由于磁感线与地面垂直 外层空间入射的带电粒外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内子可直接射入高空大气层内 它们和空气分子的碰撞产生的辐射就它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光。形成了极光。

4、绚丽多彩的极光绚丽多彩的极光14.2 霍尔电压霍尔电压bhII+BUH-vFeFm一一.霍尔效应现象霍尔效应现象-在在一一个个通通有有电电流流的的导导体体板板上上，垂垂直直于于板板面面施施加加一一磁磁场场，则则平平行行磁磁场场的的两两面面出出现现一一个个电电势势差差，这这一一现现象象是是18791879年年美美国国物物理理学学家家霍霍耳耳发发现现的的，称称为为霍霍耳耳效效应应。该该电电势势差差称称为为霍霍耳耳电电势差势差 。二二.霍尔电压霍尔电压 导导体体中中载载流流子子的的平平均均定定向向速速率率为为v，则则受受到到洛洛仑仑兹兹力力为为Fm=-evB，上上下下两两板板形形成成电电势势差差后后

5、，载载流流子子还还受受到到一一个个与洛仑兹力方向相反的电场力与洛仑兹力方向相反的电场力Fn=eEH，二力平衡时有：，二力平衡时有：bhII+BUH-vFeFm-在在磁磁场场不不太太强强时时，霍霍耳耳电电势势差差 U U与与电电流流强强度度I I和和磁磁感感应应强强度度B B成正比，与板的宽成正比，与板的宽b b成反比。成反比。霍耳效应的应用：霍耳效应的应用：霍尔电压霍尔电压仅与材料有关仅与材料有关bhII+BUH-vFeFm-14.3 载流导线在磁场中受的力载流导线在磁场中受的力一一.安培定安培定律律 设导线中单位体积中有设导线中单位体积中有n n个个载流子，每个载流子电荷都载流子，每个载流子

6、电荷都是是q,q,各载流子以漂移速度各载流子以漂移速度v v运动，每个载流子受的磁场力为：运动，每个载流子受的磁场力为：则则电流元所受到的磁力电流元所受到的磁力为：为：在电流元在电流元 中的载流子数为中的载流子数为安培力安培力二二.载流导线所受磁场力载流导线所受磁场力一段有限长载流导线一段有限长载流导线L L受的磁力：受的磁力：例例P108 14.1P108 14.1、14.214.2例题例题1、有一段弯曲导线有一段弯曲导线 ab 通有电流通有电流I，求此导线在如图所示，求此导线在如图所示均匀磁场中受的力？均匀磁场中受的力？l与磁感应强度与磁感应强度B在同一平面内，所以，该在同一平面内，所以，

7、该力方向垂直于纸面向外。力方向垂直于纸面向外。ROBvIROqxFdvyFdvFdvBvlIdv结结果果表表明明：半半圆圆形形载载流流导导线线上上所所受受的的力力与与其其两两个个端端点点相相连连的的直直导导线线所所受受到到的力相等。的力相等。一一.载流线圈在载流线圈在均匀磁场中均匀磁场中所受磁力矩所受磁力矩1.1.矩形线圈矩形线圈 abdcl1l2O1Fv1Fv2Fv2FvBvOIa14.3 载流导线在磁场中受的磁力矩载流导线在磁场中受的磁力矩l1abO2Fv2FvnevBv qaI IS S讨论讨论：（1 1）=/2/2，线线圈圈平平面面与与磁磁场场方方向向相相互互平平行行，力力矩矩最最大大

8、，这这一一力力矩矩有有使使减小的趋势。减小的趋势。（2 2）=0=0，线线圈圈平平面面与与磁磁场场方方向向垂垂直，力矩为零，线圈处于平衡状态。直，力矩为零，线圈处于平衡状态。综上所述，任意形状不变的平面载流线圈作为整体在综上所述，任意形状不变的平面载流线圈作为整体在均匀外磁场中，受到的合力为零，均匀外磁场中，受到的合力为零，合力矩使线圈的磁矩转合力矩使线圈的磁矩转到磁感应强度的方向。到磁感应强度的方向。l1abO2Fv2FvnevBv qa（3 3）=，线圈平面与磁场方向相互垂直，力矩，线圈平面与磁场方向相互垂直，力矩为零，但为不稳定平衡，为零，但为不稳定平衡，与与 反向，微小扰动，反向，微小

9、扰动，磁场的力矩使线圈转向稳定平衡状态。磁场的力矩使线圈转向稳定平衡状态。2.2.一般平面线圈在一般平面线圈在匀强磁场匀强磁场中的受力和力矩中的受力和力矩 I IS S线圈的磁矩：线圈的磁矩：（N N 匝匝 ）磁矩的单位磁矩的单位 Am2Nm/TJ/T二二.磁矩在均匀磁场中的势磁矩在均匀磁场中的势能能l1abO2Fv2FvmvBv qjaWm 为为磁矩在均匀磁场中的势能增量。磁矩在均匀磁场中的势能增量。磁矩磁矩m m与与B B之间的夹角，由之间的夹角，由1 1 增大增大到到2 2的过程中，外力需克服磁力的过程中，外力需克服磁力矩做的功为：矩做的功为：l1abO2Fv2FvmvBv qjaOBA

10、XYRlIdvqqd解：解：电流电流 I1在电流在电流 I2处处所产生的磁场为：所产生的磁场为：问题：两平行长直载流导线，相距为问题：两平行长直载流导线，相距为 d,求：每单位长度线段求：每单位长度线段所受的作用力。所受的作用力。导线导线2上上dl2长度受力为长度受力为1、平行载流直导线间的相互作用、平行载流直导线间的相互作用dI214.5 平行载流导线间的相互作用力平行载流导线间的相互作用力电流电流 I2在电流在电流 I1 处所处所产生的磁场为：产生的磁场为：dI215.6 平行电流间的相互作用力平行电流间的相互作用力令令 I1=I2=I,d=1m,F1=F2=F=21010-7-7N N，

11、则则 I=1A 电流单位安培的定义。电流单位安培的定义。2.电流单位安培的定义：电流单位安培的定义：在真空中有两根平行的长直线，它们之间相距在真空中有两根平行的长直线，它们之间相距1m，两导线上电，两导线上电流流向相同，大小相等，调节它们的电流，使得两导线每单位流流向相同，大小相等，调节它们的电流，使得两导线每单位长度上的吸引力为长度上的吸引力为210-7N m-1，我们就规定这个电流为，我们就规定这个电流为1A。1.带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动(均匀磁场中运动电荷均匀磁场中运动电荷受力，半径）受力，半径）2.霍耳效应：在磁场中载流导体上出现横向电势差的现象。霍耳效应：在磁场中

12、载流导体上出现横向电势差的现象。霍耳电压：霍耳电压：1.霍耳效应定义，霍耳电压、载霍耳效应定义，霍耳电压、载流子数的计算，作业流子数的计算，作业14.7、14.83.安培力：电流元受磁场的作用力安培力：电流元受磁场的作用力2.掌握磁场对电流的作用力规律，例：掌握磁场对电流的作用力规律，例：14.1，14.2，作业作业14.13。第第14 章章 磁力磁力4.载流线圈在载流线圈在均匀磁场均匀磁场中所受力和磁力矩中所受力和磁力矩力矩合力磁矩在均匀磁场中的势能磁矩在均匀磁场中的势能6.求磁场载流线圈的作求磁场载流线圈的作用力和力矩，作业用力和力矩，作业14.13。5.平行电流间的相互作用力平行电流间的相互作用力例例：14.4，作业：，作业：14.16此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢