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1、上海交通大学 董占海1ContentsPart I（chapter 14-18 & 6）14 磁场磁场 15 磁介质磁介质 16 电磁感应电磁感应 06 振动振动 17 机械波机械波 18 电磁波电磁波19 光的偏振光的偏振 20 光的干涉光的干涉 21 量子光学量子光学 22 量子力学量子力学Part II （chapter 19-22）上海交通大学 董占海2Introduction上海交通大学 董占海3动物的迁徙动物的迁徙Introduction上海交通大学 董占海4第十四章 稳恒磁场第十四章 稳恒磁场 14.1 磁场和磁感应强度磁场和磁感应强度 14.2 毕奥毕奥 萨伐尔定律萨伐尔定律
2、14.3 磁高斯定理 安培环路定理磁高斯定理 安培环路定理 14.4 磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用 14.5 霍尔效应霍尔效应上海交通大学 董占海5第十四章 稳恒磁场第十四章 稳恒磁场 14.1 磁场和磁感应强度磁场和磁感应强度 磁现象磁现象* 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度 洛仑兹力公式洛仑兹力公式 14.2 毕奥毕奥 萨伐尔定律萨伐尔定律 14.3 磁高斯定理 安培环路定理磁高斯定理 安培环路定理 14.4 磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用 14.5 霍尔效应霍尔效应上海交通大学 董占海6Properties of a Bar MagnetLike poles repe
3、l, opposite poles attractMagnetic monopoles do not exist in isolation 永磁铁永磁铁1. 磁现象磁现象*上海交通大学 董占海7奥斯奥斯奥斯奥斯特（特（特（特（OerstedOersted）发现：发现：发现：发现： 电流电流电流电流磁效应磁效应磁效应磁效应上海交通大学 董占海8Coils of current-carrying wires set up magnetic field perpendicular to plane of coil. Compass needle aligns itself with the fiel
4、d lines.Notation线圈线圈上海交通大学 董占海9 Magnetic force*阴极射线管上海交通大学 董占海-中国在磁学方面的贡献：-中国在磁学方面的贡献： 最早发现磁现象：磁石吸引铁屑最早发现磁现象：磁石吸引铁屑 春秋战国吕氏春秋记载：磁石召铁春秋战国吕氏春秋记载：磁石召铁 东汉王充论衡描述：司南勺最早的指南器 具东汉王充论衡描述：司南勺最早的指南器 具十一世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧 洲的哥伦布早四百年十一世纪沈括发明指南针，发现地磁偏角，比欧 洲的哥伦布早四百年 十二世纪已有关于指南针用于航海的记载十二世纪已有关于指南针用于航海的记载上海交通大学 董占海11司南
5、勺司南勺-上海交通大学 董占海122. 磁场磁场：磁场磁场：磁体或运动电荷周围的一种物质磁体或运动电荷周围的一种物质2）永磁铁）永磁铁分子电流分子电流产生磁场产生磁场1）电流）电流产生磁场产生磁场（安培假说）安培假说）上海交通大学 董占海13安培假说安培假说任何物质的分子中都存在分子电流，这些分子电流形成圆电流，相当于一个基元磁体（小磁铁）。任何物质的分子中都存在分子电流，这些分子电流形成圆电流，相当于一个基元磁体（小磁铁）。Molecular current NS上海交通大学 董占海14Field Around a Magnet上海交通大学 董占海15 *3. 磁感应强度磁感应强度磁感应强度
6、磁感应强度：磁场的大小，可根据运动电荷（或 载流导线、小磁针）在磁场中受力（力矩）来描 述磁场：磁场的大小，可根据运动电荷（或 载流导线、小磁针）在磁场中受力（力矩）来描 述磁场：BmMvrv=定义定义1：定义：定义2：Bvrr= LIFBvrr= vqF定义定义3：上海交通大学 董占海16Magnetic Field of Bar MagnetMagnetic field lines leave from N, end at S- Magnetic Field上海交通大学 董占海17Magnetic Field of the EarthNorth magnetic pole located
7、in southern hemisphere上海交通大学 董占海18Magnetic Field of the solenoid上海交通大学 董占海19Magnetic Field of Solenoidloosely wound上海交通大学 董占海20上海交通大学 董占海21Magnetic force perpendicular both to: Velocity v of charge and magnetic field B洛仑兹力公式洛仑兹力公式4. 洛仑兹力公式洛仑兹力公式)(BVEqFrrrr+=上海交通大学 董占海221)Bvovv/进入磁场进入磁场直线运动直线运动2)Bvov
8、v 进入磁场进入磁场圆周运动圆周运动3）一般情况）一般情况螺旋线运动螺旋线运动rrrFqVB=只有磁场只有磁场带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动上海交通大学 董占海232mvqvBr=22rmTvqB=2vqBfrm= r : radius of the circle T : period of the motion : cyclotron frequency 回旋频回旋频mvrqB=圆周运动圆周运动Bvovv 进入磁场进入磁场上海交通大学 董占海24vh直线运动、圆周运动的合成螺距：直线运动、圆周运动的合成螺距：Tvh/= =qBmvR = =螺旋线螺旋线qBvm/2 = =半径：
9、半径：qBmT = =2周期：周期：螺旋线运动螺旋线运动vv可分解可分解 = = cos/vv = = sinvvBv上海交通大学 董占海25思考思考 : v|相等的两个（相等的两个（q/m相同）带电粒子的运动情况？相同）带电粒子的运动情况？上海交通大学 董占海26磁聚焦磁聚焦AA Br cos|vv = =v sinvv = = v 各粒子的螺距各粒子的螺距h相等相等R不相等各粒子经历一个回旋周期后会聚到不相等各粒子经历一个回旋周期后会聚到A点点磁聚焦磁聚焦：在某处发射的速度大致相同的一束带电粒 子，在匀强磁场中，经过一个螺距后又汇聚到一起 的现象现考虑一束发散角：在某处发射的速度大致相同的
10、一束带电粒 子，在匀强磁场中，经过一个螺距后又汇聚到一起 的现象现考虑一束发散角 不太大，速度大致相同的带电 粒子，从不太大，速度大致相同的带电 粒子，从A点进入匀强磁场，则：点进入匀强磁场，则：qBvmh/2=qBmvR=上海交通大学 董占海27磁透镜磁透镜上海交通大学 董占海28Magnetic Focus上海交通大学 董占海29 *思考：如图磁场中的带电粒子如何运动？思考：如图磁场中的带电粒子如何运动？+ +上海交通大学 董占海30+Fr注：注：平行磁场方向的速度分量较大的粒子，可能 从两端逃逸出去平行磁场方向的速度分量较大的粒子，可能 从两端逃逸出去 Fr阻阻FrFr*上海交通大学 董占海31上海交通大学 董占海32磁约束磁约束一对线圈产生的非均匀磁场可约束运动带电粒子将高温等离子体约束在一定范围内.将线圈称为磁 塞、磁镜.一对线圈产生的非均匀磁场可约束运动带电粒子将高温等离子体约束在一定范围内.将线圈称为磁 塞、磁镜.磁镜 磁瓶磁镜 磁瓶上海交通大学 董占海33上海交通大学 董占海34Aurora 极 光极 光*上海交通大学 董占海35Aurora 极 光极 光上海交通大学 董占海36上海交通大学 董占海37上海交通大学 董占海38编者：董占海编者：董占海
