大學物理安培力

§14-4磁場對載流導線的作用一、安培力(Ampereforce)考察電流元：包含載流子數(shù)：dN=nSdl.每個載流子受力均為在外磁場中，電流元受力為：LInI大?。篸F=IdlBsin方向：由決定，滿足右螺關系。一段載流導線L在磁場中受力為：稱為安培力。安培力是洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。二、應用舉例1、均勻磁場中一段載流直導線：lI各電流元受力方向：⊙載流直導線受力大小為結論：長為l,方向沿I流向。∥屏幕2、均勻磁場中一段載流曲導線：例6.I由安培力公式，解：起點與終點一樣的曲導線和直導線，在均勻磁場中，所受安培力一樣。若a、b重合？均勻磁場中，閉合載流回路整體上不受磁力。3、平行電流間的相互作用力a1I12I2為導線1在處產生的磁感應強度。方向：⊥指向導線1大?。簩Ь€2單位長度受力大小為：不妨取1為施力物體，2為受力物體：12dI1I2結論：電流強度分別為I1、I2的相距為a的兩平行載流長直導線，它們之間單位長度上產生的力大小為：若I1、I2同向，則相互吸引；若I1、I2反向，則相互排斥。三、載流線圈在磁場中受到的力矩以勻強磁場中剛性矩形載流線圈為例(書p84-85)：I線圈所受合力為0，不會平動。但合力矩不為0：（可推廣至勻強磁場中任意形狀的平面線圈）若有N匝線圈，則區(qū)分磁矩和磁力矩（俯視）與同向——穩(wěn)定平衡與反向——不穩(wěn)平衡（稍偏離，能恢復）（稍偏離，被破壞）∥

M=0.四、磁感應強度的第二種定義——利用磁力矩1、試驗線圈：（1）線度小——線圈范圍內磁場可視為均勻。（2）通電流小——不影響磁場原有性質。2、定義：大小：方向：線圈穩(wěn)定平衡時磁矩的方向還可利用安培力定義磁感應強度。試驗線圈所受最大磁力矩非均勻磁場中，載流線圈除可能受到磁力矩外，一般還受到磁力的作用。（略）五、磁力的功安培力作功：∵力矩的功本質上就是力的功，同樣可證明此結論適用于磁力矩(見書p86-87，自學)結論可推廣至非均勻外磁場。約定:回路的正法線與I繞向成右螺關系一、運動電荷的磁場電流元產生：nI包含載流子數(shù)：dN=nSdl.每個運動電荷產生的磁場為（q為代數(shù)量，有正、負之分）§14-5帶電粒子的運動+⊙-▲比較：產生磁場在磁場中受力電流元載流子（宏觀量）（微觀量）二、帶電粒子在均勻磁場中的運動(不計重力)1、∥時+勻速直線運動2、⊥時m+q回旋周期：勻速率圓周運動3、與斜交時勻速直線運動勻速圓周運動等螺距螺旋運動（1）螺旋半徑：（2）回旋周期：（3）螺距：三、霍爾效應(Halleffect)1879年Hall[美]發(fā)現(xiàn)：把一載流導體放在磁場中，若磁場方向與電流方向⊥，則在與磁場和電流二者都⊥的方向上出現(xiàn)微弱電勢差——Hall效應。I+++++++++++++++________++++++-----EHBhb-B-ev以金屬導體為例：金屬中的電流就是自由電子的定向移動（與電流反向）。自由電子受洛侖茲力作用導致正、負電荷相對集中，產生Hall電場I+++++++++++++++________++++++-----EHBhb-B-ev平衡時，電勢差為：——Hall系數(shù)，僅與導體材料有關。p型半導體(空穴導電)n型半導體(電子導電)▲對Hall效應來說，正電荷的運動與等量負電荷的反向運動并不等效！練習：學習指導“磁學”一、4—8二、28、35—38、41、42三