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1、,一 带电粒子在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力（洛仑兹力）,运动电荷在电场和磁场中受的力,方向：即以右手四指 由经小于 的角弯向 ，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向.,第1节 带电粒子在电场和磁场中的运动,例 1 一质子沿着与磁场垂直的方向运动, 在某点它的速率为 . 由实验测得这时质子所受的洛仑兹力为 .求该点的磁感强度的 大小.,解 由于 与垂直 ，可得,问 1）洛仑兹力作不作功？,2）负电荷所受的洛仑兹力方向？,二 带电粒子在磁场中运动举例,1 . 回旋半径和回旋频率,2 . 电子的反粒子 电子偶,显示正电子存在的云室照片及其摹描图,1930年狄拉克预言自然界存在正电子,3
2、. 磁聚焦,（洛仑兹力不做功）,洛仑兹力,与 不垂直,螺距,应用 电子光学 , 电子显微镜等 .,磁聚焦 在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相差不大的带电粒子, 它们的 与 之间的夹角 不尽相同 , 但都较小, 这些粒子沿半径不同的螺旋线运动, 因螺距近似相等, 都相交于屏上同一点, 此现象称之为磁聚焦 .,三 带电粒子在电场和磁场中运动举例,1 . 电子比荷的测定,上述计算 的条件,2 . 质谱仪,3 . 回旋加速器,1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.,此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.,频率与半径无关,到半圆盒边缘时,我国于19
3、94年建成的第一台强流质子加速器 ，可产生数十种中短寿命放射性同位素 .,例 2 有一回旋加 速器，他 的交变 电压的 频率为 ，半圆形电极的半径为0.532m . 问 加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为 ，电荷为 ）.,解 由粒子的回旋频率公式，可得,霍 耳 效 应,4 . 霍耳效应,霍耳电压,量子霍尔效应（1980年）,霍耳电阻,霍耳效应的应用,2）测量磁场,霍耳电压,1）判断半导体的类型,一 安 培 力,洛伦兹力,由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力 .,安培定律 磁场对电流元的作用力,第
4、2节 载流导线在磁场中所受到的力,有限长载流导线所受的安培力,安培定律,意义 磁场对电流元作用的力 ，在数值上等于电流元 的大小 、电流元所在处的磁感强度 大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角 的正弦之乘积 , 垂直于 和 所组成的平面, 且 与 同向 .,根据对称性分析,解,例 1 如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直 .回路由直导线 AB 和半径为 的圆弧导线 BCA 组成 ，电流为顺时针方向, 求磁场作用于闭合导线的力.,因,由于,故,解 取一段电流元,结论 任意平面载流导线在均匀磁场中所受的力 , 与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力
5、相同.,例 2 求 如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 .,例 3 半径为 载有电流 的导体圆环与电流为 的长直导线 放在同一平面内（如图）， 直导线与圆心相距为 d ，且 R d 两者间绝缘 , 求 作用在圆电流上的磁场力.,解,二 电流的单位 两无限长平行载流直导线间的相互作用,国际单位制中电流单位安培的定义,在真空中两平行长直导线相距 1 m ，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为 时，规定这时的电流为 1 A （安培）.,问 若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？,可得,一 磁场作用于载流线圈的磁力矩,如图 均匀磁场中有一矩形载流线圈M
6、NOP,第3节 磁场对载流线圈的作业,线圈有N匝时,稳定平衡,不稳定平衡,1） 方向与 相同,2）方向相反,3）方向垂直,力矩最大,结论: 均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为,磁矩,例1 边长为0.2m的正方形线圈，共有50 匝 ，通以电流2A ，把线圈放在磁感应强度为 0.05T的均匀磁场中. 问在什么方位时，线圈所受的磁力矩最大？磁力矩等于多少？,问 如果是任意形状载流线圈，结果如何？,例2 如图半径为0.20m，电流为20A，可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中 ，磁感应强度的大小为0.08T，方向沿 x 轴正向.问线圈受力情况怎样？ 线圈所受的磁力矩又为多少？,解 把线圈分为JQP和PKJ两部分,以 为轴， 所受磁力矩大小,二 磁电式电流计原理,实验测定游丝的反抗力矩与线圈转过的角度成正比.,磁铁,
