物理上第8章第八章恒定電流的磁場

1、第八章 恒定電流的磁場8.1 電流8.3 畢奧薩伐爾定律及其應(yīng)用8.2 磁場 磁感應(yīng)強(qiáng)度8.4 磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理8.5 磁場對電流的作用8.6 磁場對運(yùn)動電荷的作用8.7 磁介質(zhì)及其磁化特性8.8 有磁介質(zhì)時的安培環(huán)路定理 磁場強(qiáng)度8.5 磁場對電流的作用一、安培定律二、磁場對載流平面線圈的作用三、磁力的功四、平行無限長直載流導(dǎo)線間的相互作用一、安培定律 1、定律：磁場中任一點(diǎn) 處的電流元 所受到的磁場的作用力為： 整個載流閉合回路在磁場中所受到的安培力為：矢量積分8.5 磁場對電流的作用方向:由 確定.2、利用安培定律求磁力的一般步驟.(2)分析對稱,建立坐標(biāo)系,則:即:方向:8

2、.5 磁場對電流的作用可見:彎曲通電導(dǎo)線 在均勻磁場中所受的磁力與其形狀無關(guān),僅與導(dǎo)線端點(diǎn)的位置有關(guān).即:與兩端點(diǎn)連線通同向電流受力相同.方向:8.5 磁場對電流的作用8.5 磁場對電流的作用 載流線圈在空間的取向。規(guī)定：將右手四指彎曲用以代表線圈中的電流的回繞方向，伸直的拇指即代表線圈平面的法線矢量 的指向。二、磁場對載流平面線圈的作用2、均勻磁場對平面載流線圈的磁力矩(以特例引出)8.5 磁場對電流的作用bc和da兩邊所受的力的大小為：方向如圖方向相反!8.5 磁場對電流的作用合力矩的大小：稱為線圈總磁矩。推廣：任意平面載流線圈在均勻磁場中所受到的總磁力矩為： 匝線圈：8.5 磁場對電流的

3、作用三、磁力的功8.5 磁場對電流的作用I恒定 例題3.如圖所示,一半徑 為R,通有電流I的半圓形閉合線圈,置于均勻磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向與線圈平行.求: (1)線圈所受的磁力矩; (2)在磁力矩作用下線圈轉(zhuǎn)過 過程中磁力矩的功.8.5 磁場對電流的作用四、平行無限長載流直導(dǎo)線間的相互作用 導(dǎo)線1在導(dǎo)線2處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為: 導(dǎo)線2的一段 受到的安培力為：同理:導(dǎo)線1的一段 受到的安培力為：單位長度導(dǎo)線所受到的作用力的大小為： 其方向?yàn)椋寒?dāng)兩導(dǎo)線的電流沿同方向時相互吸引，當(dāng)電流反方向時，互相排斥。8.5 磁場對電流的作用 “安培”的定義：一恒定電流，若保持在處于真空中相距1米的兩無

4、限長而圓截面可忽略的平行直導(dǎo)線內(nèi)，則在此兩導(dǎo)線之間產(chǎn)生的力在每米長度上等于 牛頓。8.5 磁場對電流的作用三、霍耳效應(yīng)8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用一、洛侖茲力二、帶電粒子在電磁場中的運(yùn)動一、洛侖茲力8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用二、帶電粒子在均勻電磁場中的運(yùn)動1、帶電粒子在均勻磁場中運(yùn)動粒子作勻速直線運(yùn)動設(shè)粒子:質(zhì)量m,帶電q,運(yùn)動速度粒子作勻速圓周運(yùn)動8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用磁聚焦原理： 當(dāng) 相差不多， 很小時,螺距：8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用周期:螺距：8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用2、帶電粒子在均勻電磁場中運(yùn)動粒子受力:動力學(xué)方程:復(fù)雜問題霍耳效應(yīng)的理論解釋：為霍耳系數(shù)。三、霍耳效應(yīng) 將一個導(dǎo)電

5、板放在垂直于它的磁場中，當(dāng)有電流通過它時，在導(dǎo)電板的兩側(cè) 產(chǎn)生一個電勢差 。這種現(xiàn)象叫霍耳效應(yīng)。 如圖:以載流子為正電荷為例,當(dāng)電場力和洛侖茲力大小相等、方向相反時,霍耳效應(yīng)處于平衡.即:8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用霍耳系數(shù)：8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用霍耳效應(yīng)與載流子電荷正負(fù)的關(guān)系8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用例1、回旋加速器是一種獲得高速粒子的裝置，其基本原理是利用了回旋頻率與粒子速度無關(guān)的性質(zhì)。其核心部分是兩個D形盒，它們是密封在真空中的兩個半圓形金屬空盒，放在電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場中，磁場的方向垂直于D形盒的底面。兩個D形盒之間留有窄縫，中心附近放置粒子源。8.6磁場對運(yùn)動電荷的作用 在兩個D形盒之間接有交流電源，它在縫隙里形成一個交變電場用以加速帶電粒子。試分析回旋加速器的基本工作原理。解：