10.4.1

磁場對運動電荷及電流的作用主要內容10.4.1洛倫茲力

10.4.7電流單位“安培”的定義10.4.8磁場對載流線圈的作用.10.4.2帶電粒子在磁場中的運動10.4.3磁聚焦磁約束10.4.6安培定律

10.4.4回旋加速器10.4.5霍爾效應10.4.1、洛侖茲力(磁場對運動電荷的作用)運動電荷在電磁場中受到的電磁力為:電場力洛侖茲力洛倫茲公式洛倫茲力只能改變電荷運動方向，不會對電荷做功。10.4.2帶電粒子在磁場中的運動1.帶電粒子垂直進入均勻磁場中做勻速圓周運動+q,mR與電荷運動快慢無關與速度大小成正比。帶電粒子在磁場中做螺旋線運動2.帶電粒子不是垂直進入均勻磁場中螺距：磁聚焦在電子光學中有著廣泛的應用：hB螺距h與v⊥無關，只與v//

成正比，v//

相同的粒子，其螺距是相同，從磁場一點發出的電荷經過一個周期的時間后必然相交于一點，利用這個原理，可實現磁聚焦。1.磁聚焦磁透鏡現在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。一個帶電粒子進入軸對稱會聚磁場，由于磁場的不均勻，洛侖茲力的大小要變化，所以不是勻速圓周運動。且半徑逐漸變小。使沿磁場的運動被抑，而被迫反轉。象被“反射”回來一樣。這稱之為磁鏡。用于受控熱核反應中等離子體的溫度達2、磁約束

等離子態常被稱為“超氣態”，它和氣體有很多相似之處，比如：沒有確定形狀和體積，具有流動性，但等離子也有很多獨特的性質。我國第一臺回旋加速器雷電

極光

極光的形成和太陽活動、地磁場與高空大氣都有密切關系。由于太陽的激烈活動，放射出無數的帶電微粒，當帶電微粒流射向地球進入地球磁場的作用范圍時，受后者的影響，便沿著地球磁力線高速進入到南北磁極附近的高層大氣中，與氧原子、氮分子等質點碰撞，使它們激發，由此產生極光。2、霍耳效應機理設導電薄片的載流子（參與導電的帶電粒子）電量為q,q受力為：方向：沿Z軸正向大?。?1)如果q>0,其定向速度++++++++++++因為有作用，側堆積正電荷，側出現負電荷與電流方向同向。所以產生的電場指向對q的作用力:穩定的電勢差:兩側V++++++++當導體上下兩個側面的電勢差穩定時，導體內部載流子所受電磁力平衡，由此得:

稱為霍耳系數，它是和材料的性質有關的常數(2)如果q<0,其定向速度與電流方向反向。Vv+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++3、霍耳效應的應用總結(1)q>0時，>0,(2)q<0時，<0,1）.測磁感應強度；2）根據霍耳電壓的正負可以確定半導體的類型；3）測導體中的載流子密度。10.4.2磁場對電流的作用設：電流元中載流子電量為即電流元在磁場中受到的磁力為：一、安培定律載流子漂移速度為由分析可得：由洛倫茲力公式可得：安培力1、長為的載流直導線B×取電流元受力大小方向積分結論：方向：均勻磁場中載流導線所受安培力討論dl=Rdθ()×××××××××××××××××××××××××××BdFyxoRIθθddlIθ例2.平面內任意形狀的通電導線在均勻磁場中所受的作用力。解：取一段電流元建坐標系取分量由通電導線始末位置間的距離決定。非均勻磁場

中載流導線所受安培力b如圖：求導線ab所受安培力已知：直導線ab垂直于長直導線解：如圖取微元dx豎直向上I2dxdfxLdaxy例3.無限長直導線與一塊無限長薄導體板構成閉合回路，求兩者之間單位長度所受到的力薄導體板電流密度導電線在x處的磁場任取板上電流元則該電流元受到的力為導體板dy段上所受的力為單位長度上所受的力為（彼此平行）解：例4：長直電流I1附近有一等腰直角三角形線框，通以電流I2，二者共面。求各邊所受的磁力。解:dadadFa例4.兩條平行長直通電導線，所通電流分別為和，相距為，計算單位長度通電導線所受安培力。解：a導線1、2單位長度上上所受的磁力為：兩無限長平行通電導線I=fddlπa12μ2I0

由上面得到單位長度導線的作用力為：在真空相距1米的兩無限長彼此平行的直導線,通有相同的電流，若每米導線上的相互作用力等于2×10-7N則導線上的電流定義為1安培。

電流

“安培”的定義：N.A-2

四、磁場對平面載流線圈的作用1.磁場對矩形平面載流線圈作用的磁力：1lIθ2l和在同一平面內且在一條直線上，是平衡力。該公式適用于勻強磁場中的任意通電平面線圈。說明：2.磁場對矩形平面載流線圈作用的磁力矩θd1lθ.例題5.一半徑為R的半圓形閉合線圈，通有電流I，線圈放在均勻外磁場B中，B的方向與線圈平面成300角，如右圖，設線圈有N匝，問：（1）線圈的磁矩是多少？解：（1）線圈的磁矩Pm的方向與B成600夾角.（2）此時線圈所受力矩的大小和方向？磁力矩M的方向由確定，向上。（2）此時線圈所受力矩為：大小：一塑料薄圓盤,半徑為R,電荷q均勻分布于表面,圓盤繞通過盤心垂直面的軸勻速轉動,角速度習題：求2)圓盤的磁矩;3)若此圓盤處在水平向右的勻強磁場中,1)圓盤中心處的磁感應強度;求該圓盤所受的磁力矩.q其中在O處的磁感應強度(方向垂直盤面向外)用圓電流公式計算.圓盤旋轉時相當于不同半徑的圓電流的集合.如上所取細環對應的電流：解：1