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1、.7.1 基本磁现象基本磁现象 磁场磁场基本磁现象基本磁现象SNSN磁铁间的相互作用磁铁间的相互作用同性磁极相互排斥同性磁极相互排斥,异性磁极相互吸引异性磁极相互吸引电流对磁铁的作用电流对磁铁的作用ISN18201820年年 奥斯特奥斯特 磁针的一跳磁针的一跳电流能够产生磁场电流能够产生磁场1IIFF电流与电流之间的相互作用电流与电流之间的相互作用电流产生磁场，磁场对电流有力的作用电流产生磁场，磁场对电流有力的作用2电子束电子束NS+磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷有力的作用磁场对运动电荷有力的作用3所有磁现象可归纳为：所有磁现象可归纳为：运动电荷运动电荷 AA的的磁场磁
2、场B的的磁场磁场产产生生作作于于用用产产生生作作于于用用运动电荷运动电荷 B磁场磁场:由运动电荷由运动电荷(或电流或电流)产生的、产生的、 在空间连续分布的一种物质在空间连续分布的一种物质4运动电荷与运动电荷的相互作用运动电荷与运动电荷的相互作用运动电荷产生电磁场运动电荷产生电磁场,电磁场对运动电荷有力的作用电磁场对运动电荷有力的作用FmFe+电力电力电力电力磁力磁力磁力磁力57.2 7.2 磁场磁场 磁感应强度磁感应强度一一. .磁场磁场电流电流 或运动电荷周围既有电场或运动电荷周围既有电场 又有磁场又有磁场2.2.磁场的宏观性质：磁场的宏观性质： 对运动电荷对运动电荷( (或电流或电流)
3、)有力的作用有力的作用 磁场有能量磁场有能量1.磁场磁场:由运动电荷由运动电荷(或电流或电流)产生在空间连续分布的产生在空间连续分布的一一 种物质种物质6二二. .磁感应强度磁感应强度实验实验:运动电荷在磁场中受力：运动电荷在磁场中受力： = 0 时时, f = 0 = 90 时时, f 最大最大1)3)2)固定固定 q , v ,实验发现实验发现:同一点同一点,与与 q , v ,无关无关不同点不同点,不同不同只与磁场的性质和点的位置有关只与磁场的性质和点的位置有关结论结论:71.1.磁感应强度磁感应强度( (定义定义) )或称磁通密度或称磁通密度 大小大小:磁场中一点的磁场中一点的 B 的
4、大小等于的大小等于单位正电荷单位正电荷以以单位速度单位速度在该点运动时所受的在该点运动时所受的最大磁场力最大磁场力 方向方向: 单位单位：特斯拉特斯拉(T)高斯：（高斯：（Gs）沿运动电荷不受磁场力时的速度线沿运动电荷不受磁场力时的速度线方向为正运动电荷所受最大磁场力与其速度的叉积方向方向为正运动电荷所受最大磁场力与其速度的叉积方向82.洛仑兹力公式：洛仑兹力公式：运动电荷在电磁场中运动运动电荷在电磁场中运动电场力电场力：磁场力磁场力：考虑方向：考虑方向：9三、三、 磁力线磁力线 磁通量磁通量 磁场的高斯定理磁场的高斯定理1.1.磁力线：磁力线：定义与电力线类似定义与电力线类似典型电流的磁力线
5、典型电流的磁力线I直线电流的磁力线直线电流的磁力线10 无头无尾无头无尾 闭合曲线闭合曲线2. 2. 磁力线的性质磁力线的性质 与电流套连与电流套连 与电流成右手与电流成右手螺旋关系螺旋关系nIoBIoIB三、三、 磁力线磁力线 磁通量磁通量 磁场的高斯定磁场的高斯定1.1.磁力线：磁力线：定义与电力线类似定义与电力线类似典型电流的磁力线典型电流的磁力线113. 3. 磁通量磁通量单位：韦伯单位：韦伯(Wb)(Wb) 磁通连续原理（磁场的高斯定理）磁通连续原理（磁场的高斯定理）无源场无源场7.3 带电粒子在电场、磁场中的运动带电粒子在电场、磁场中的运动一、动力学方程一、动力学方程12二、带电粒
6、子在均匀磁场中的运动二、带电粒子在均匀磁场中的运动BqFmvq0q0R13FxFyFBBv 带电粒子在非匀强磁场中的运动带电粒子在非匀强磁场中的运动(v/很小）很小） 粒子受到一个与运动方向相反的力粒子受到一个与运动方向相反的力Fx ,此力阻止粒子向磁场增强方向运动此力阻止粒子向磁场增强方向运动.14线线 圈圈线线 圈圈B磁约束装置等离子体磁 塞15倍恩勃立奇倍恩勃立奇(Bainbridge)质谱仪质谱仪狭缝狭缝偏转板偏转板照相底片照相底片离子源离子源.+ BR匀强磁场匀强磁场粒子径迹粒子径迹速度选择器速度选择器16狭缝狭缝偏转板偏转板照相底片照相底片离子源离子源.+ BR匀强磁场匀强磁场粒子
7、径迹粒子径迹速度选择器速度选择器通过速度选择器通过速度选择器后粒子的速度后粒子的速度在洛伦兹力作用下粒子在在洛伦兹力作用下粒子在匀强磁场作圆周运动时匀强磁场作圆周运动时E=Bv(1)BRmqv=(2)RBEmqB由式由式(1)、(2)得：得：Rm即：即：利用质谱仪可以测出利用质谱仪可以测出元素中同位素的含量元素中同位素的含量171879年霍耳（年霍耳（A.H.Hall）发现：在匀强）发现：在匀强磁场中通电磁场中通电的金属导体板的上下表面出现横向电势差，这一现的金属导体板的上下表面出现横向电势差，这一现象称为象称为霍耳效应霍耳效应霍耳效应霍耳效应。BIhb三、霍耳效应（三、霍耳效应（7.4）BI
8、+ + + + + + +hbBI+ + + + + + +hbUHRH霍耳系数霍耳系数是和材料的性质有关的常数是和材料的性质有关的常数实验表明：实验表明：记作：记作：18经典电子论对霍耳效应的解释经典电子论对霍耳效应的解释经典电子论对霍耳效应的解释经典电子论对霍耳效应的解释f+h+V+ +BI+ + + + + + +hbUH经典电子论对霍耳效应的解释经典电子论对霍耳效应的解释经典电子论对霍耳效应的解释经典电子论对霍耳效应的解释f+h+V+ +BI+ + + + + + +hbUH19半导体的霍耳效应：半导体的霍耳效应：n型半导体：多数载流子为型半导体：多数载流子为电子电子电子电子BI+ + + + + + +hbUHp p型半导体：多数载流子型半导体：多数载流子为为带正电的空穴带正电的空穴BIhbUH+ + + + + + +20故，故，对于半导体材料，可根据霍耳系数确定半导体的对于半导体材料，可根据霍耳系数确定半导体的 类型和载流子浓度类型和载流子浓度BIbUH21 作业作业 大学物理习题集大学物理习题集P44 / 7.1 7.2 7.3 7.4 7.522
