電流和磁力一.電流的形成電流：大量帶電粒子的定向運動§14-1電流和電流密度形成電流的帶電粒子統稱為載流子

傳導電流形成的條件：導體內必須有可以移動的電荷導體兩端有電勢差，即電壓電流方向：正電荷定向運動的方向電流是標量，所謂的“電流的方向”只是指電流的流向而已

二.電流強度電流密度電流隨時間變化，則1.電流強度電流強度：單位時間內通過某截面的電量方向：正載流子運動方向大?。和ㄟ^垂直于載流子運動方向的單位面積的電流強度2.電流密度矢量通過導體中任一有限截面S的電流強度為三.電流密度與電荷的運動設電子定向運動的平均速率為u，導體中電子數密度為n取小柱體，單位時間內通過的電量為考慮電流密度的方向有四.電流的連續性方程2、在電流場中通過閉合面的電流為2、1、在電流場中通過有限面S的電流為3、根據守恒定律（3）式叫電流的連續性方程一.金屬自由電子在外場作用下的運動：§14-2電流的一種經典微觀圖像U0i是無外場是的速度，ti

兩次碰撞間自由飛行的時間二.電子在外場作用下的運動平均速度其中：

令：上式中比例系數稱為金屬的電導率，其倒數是金屬的電阻率討論：某點處的電流密度只與該點的場強及該點處材料的導電性質有關，與導體的形狀、大小無關歐姆定律是電場在一段導體內引起的總效果的表示；歐姆定律微分形式反映了導體中電流的分布情況三、部分電路歐姆定律對于一段長為L，截面積為S的導線，兩端的電壓為U時，通過導線的電流sLUEJI§14-3磁力與電荷運動人們發現磁現象已有兩千五百多年一.磁現象《呂氏春秋》:“慈石召鐵”----磁石吸鐵性質《韓非子·有度》：“司南”----磁石琢磨成的指南針

11世紀，沈括制造了航海用的指南針，并在《夢溪筆談》中作了詳細的記載材料：天然磁鐵礦石：四氧化三鐵(Fe3O4)人工磁鐵：氧化鐵(Fe2O3)與一種或多種二價金屬氧化物(CuO，MnO,BaO等)的粉末混合高溫燒結而成§14-3

磁現象磁性：可吸引鐵，鎳，鈷等物質磁極：兩端處磁性最強磁力：磁極同性相斥，異性相吸指向：懸掛的條形磁鐵會自動地轉向南北方向，指向北方的磁極為北極(N)，指向南方的磁極為南極(S)§14-3二.幾個重要實驗實驗一(奧斯特)揭示出電流可對磁針施加作用力實驗二(安培)揭示出磁鐵會對電流施加作用力§14-3實驗三(安培)揭示出載流導線之間有相互作用力相互吸引相互排斥§14-3

三.安培分子電流假說安培分子電流觀點：物質的每個分子都存在著回路電流----分子電流結論：磁現象的本源是電荷的運動分子電流作定向排列，則宏觀上就會顯現出磁性來§14-3

一、磁作用通過磁場進行磁場運動電荷(電流)運動電荷(電流)磁場磁鐵磁鐵電流電流§14-4§14-4磁場磁感應強度

討論：無論電荷靜止還是運動，都會激發電場，所以電荷間都存在庫侖作用運動的電荷才會激發磁場，即只有運動電荷之間才存在磁的相互作用

二、.磁感應強度場中各點都有一特定方向，電荷沿該方向(或其反方向)運動時，電荷不受磁力作用速度為的電荷q進入磁場中則----為該點處的磁場方向運動電荷受到的磁力方向總是同時垂直于電荷運動方向和磁場方向磁力與電荷電量q、電荷運動速率v及電荷運動方向與磁場方向間的夾角

有關，滿足定義：----磁感應強度的大小單位：特斯拉(T)或磁感應強度是矢量§14-4

三.磁力線(磁感應線)規定：曲線上任一點的切線方向為該點處的磁場方向通過某點垂直于的單位面積的磁力線數(磁力線密度)為該點的大小與電力線的區別：磁力線是一系列圍繞電流、首尾相接的閉合曲線§14-4§14-4四、磁通量:通過某面積的磁通量的定義:國際單位制：韋伯

一.洛侖茲力----洛侖茲力常表示為§14-5帶電粒子在磁場中的運動

討論:洛侖茲力與電荷運動方向垂直，即它對運動電荷不作功。它只改變電荷的運動方向，而不改變運動速度的大小空間中存在電場和磁場時，運動電荷受力§14-5

設帶電粒子q以初速進入均勻磁場二.帶電粒子在磁場中的運動

：

:作勻速直線運動在垂直于磁場的平面內作勻速圓周運動周期§14-5

與斜交：----平行于磁場勻速運動----垂直于磁場作勻速圓周運動回旋半徑螺距運動軌跡為螺旋線§14-52、帶電粒子在非勻強磁場中的運動帶電粒子也要做螺旋運動，但半徑和螺距都要不斷地變化。qB非勻強磁場對運動的帶電粒子的作用力磁瓶一、.霍耳效應霍耳效應：載流導體薄板放入與板面垂直的磁場中，板上下端面間產生電勢差UH的現象實驗表明

RH：霍耳系數，與材料有關§14-6霍耳效應§14-6

二、.機理分析設導體板內自由電子的平均定向速度為,單位體積內自由電子數為n平衡時§14-6霍耳電勢差比較可得§14-6

對正電荷載流子§14-6

討論：導體中自由電子的濃度很大(約1029/m3)，霍耳效應不明顯；半導體有明顯的霍耳效應n型半導體：載流子以電子為主p型半導體：以帶正電的空穴為主測定霍耳系數(或霍耳電勢差)：可判定載流子正負，測定載流子濃度§14-6

取電流元，方向為電流流向設電流元所在處的磁感應強度為

§14-7載流導線在磁場中受的力和力矩一、載流導線在磁場中受的力電流元中所有電子受洛侖茲力之和為§14-7----安培定律對于任意形狀的載流導線§14-7

[例1]一載有電流I、半徑為R的半圓形導線,放在均勻磁場中,磁場與導線平面垂直,求該導線所受安培力解：建立如圖坐標系取電流元所受安培力大小方向沿徑向向外§14-7

由對稱性知，合力方向沿y軸正向方向向上矢量式:問題：A到B載流直導線結果如何？§14-7

解：建立如圖的坐標系任取電流元[例2]一彎曲通有電流I的平面導線，端點A、B距離為L，均勻磁場垂直于導線所在平面，求導線所受磁力§14-7同理矢量式:問題：從A到B的載流直導線結果如何？§14-7

討論：對任意形狀的導線，在任意方向的均勻磁場中，可用等效直導線方法計算所受磁力閉合電流回路在均勻磁場中所受磁力為零§14-7

[例3]如圖的導線，通有電流I，放在一個與均勻磁場垂直的平面上，求此導線受到的磁力解:設想添加da

直導線構成閉合回路abcda建立坐標系§