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1、1第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2917.4 17.4 带电粒子在电磁场中的运动带电粒子在电磁场中的运动17.4.1、洛仑兹力、洛仑兹力磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力-安培力安培力 电流的实质是导体内电荷的电流的实质是导体内电荷的宏观定向移动，宏观定向移动，安培力安培力的微观的微观实质是磁场对运动电荷的作用。实质是磁场对运动电荷的作用。dl内的带电粒子数内的带电粒子数每个带电粒子受力每个带电粒子受力考虑考虑 与与 同方向同方向2第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29称为称为洛仑兹力洛仑兹力大小大小洛仑兹力不做功，只改变洛仑兹力不做功
2、，只改变 的方向；不改变的方向；不改变 的大小的大小洛仑兹力的特点：洛仑兹力的特点：确定的平面确定的平面方向方向时，时， 沿沿 方向方向时，时， 沿沿 反方向反方向3第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/294第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2917.4.2、带电粒子在电磁场中的运动、带电粒子在电磁场中的运动带电粒子：质量带电粒子：质量 m ，电荷，电荷 q ，速度，速度电场电场 ，磁场，磁场 ， 同时存在同时存在由牛顿第二定律由牛顿第二定律为一般情况下，带电粒子在电磁场中运动方程为一般情况下，带电粒子在电磁场中运动方程5第十七章第十七章 磁力
3、磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29直线运动直线运动讨论几种情况：讨论几种情况：带电粒子的运动与重力场中物体的运动相似带电粒子的运动与重力场中物体的运动相似1、匀强电场中的带电粒子、匀强电场中的带电粒子为恒力为恒力 斜抛运动斜抛运动横抛运动横抛运动6第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/292、匀强磁场中的带电粒子、匀强磁场中的带电粒子 匀速直线运动匀速直线运动匀速率圆周运动匀速率圆周运动与与 无关无关7第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29螺旋线运动螺旋线运动大小不变，方向改变，匀速圆周运动大小不变，方向改变，匀速圆周运动不受不受 影响，
4、匀速运动影响，匀速运动8第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/299第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29螺距螺距运动的合成运动的合成不变，轨迹是一条螺旋线不变，轨迹是一条螺旋线半径半径周期周期10第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29实验结论：实验结论：17.4.3、霍耳效应、霍耳效应实验现象：实验现象：横截面为长方形导体横截面为长方形导体长宽如图，电流长宽如图，电流 I横向磁场横向磁场写成等式：写成等式：上下两表面出现电势差上下两表面出现电势差与导体的材料种类有关与导体的材料种类有关称霍耳系数称霍耳系数11第十七章第
5、十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2912第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29理论解释理论解释-在磁场中的运动电荷受到洛仑兹力的作用在磁场中的运动电荷受到洛仑兹力的作用设：导体内运动的电荷为正电荷设：导体内运动的电荷为正电荷上面出现正电荷；上面出现正电荷；下面出现负电荷。下面出现负电荷。产生电场产生电场电场力电场力当当 时，电荷增加时，电荷增加至至 时止时止13第十七章第十七章 磁力磁力作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29是与材料有关的常数是与材料有关的常数比较实验定律比较实验定律=常数常数测量材料的测量材料的 可知：可知：载流子正负；载流子正负；
6、载流子密度载流子密度与与 方向相反方向相反当当 时时14第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2918.1 18.1 物质的磁性物质的磁性18.1.0 引子引子静电场中的电介质静电场中的电介质在外电场在外电场 E0 中的产生极化电荷中的产生极化电荷形成附加电场形成附加电场总是和总是和 方向相反方向相反介质内的电场介质内的电场 总是消弱原电场总是消弱原电场机制不同，结果相同机制不同，结果相同电介质极化电介质极化有极分子有极分子-取向极化取向极化无极分子无极分子-位移极化位移极化15第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8
7、/2918.1.1、磁介质、磁介质磁介质内部的磁场磁介质内部的磁场相对磁导率相对磁导率所有物质在磁场中都能被磁化，但磁化程度有很大差异。所有物质在磁场中都能被磁化，但磁化程度有很大差异。磁介质因磁化产生的附加磁场磁介质因磁化产生的附加磁场和和 方向可能相同，也可能相反方向可能相同，也可能相反根据根据 的不同的不同磁介质可分为三类磁介质可分为三类顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质16第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2918.1.2、顺磁质、顺磁质顺磁质材料顺磁质材料-锰、铂、氮、氧锰、铂、氮、氧电子绕原子核旋转电子绕原子核旋转 分子电流分子电流 分
8、子磁矩分子磁矩在分子周围产生磁场在分子周围产生磁场无外磁场时，无外磁场时， 取向杂乱无章，对外不显磁性取向杂乱无章，对外不显磁性有外磁场时，有外磁场时， 向外场方向转动，形成附加磁场向外场方向转动，形成附加磁场B 增加增加 和和 同方向同方向17第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2918.1.3、抗磁质、抗磁质抗磁质材料抗磁质材料-金、银、铜、锌、硫、铅金、银、铜、锌、硫、铅无外磁场时，分子磁矩无外磁场时，分子磁矩多个电子绕原子核转动多个电子绕原子核转动但各方向取向几率相同但各方向取向几率相同综合效果：综合效果：每个电子转动形成磁矩每个电子转动形成磁
9、矩磁矩磁矩角动量角动量18第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29在外磁场中，电子转道转轴绕在外磁场中，电子转道转轴绕 进动，产生附加磁矩进动，产生附加磁矩附加磁场附加磁场 和和 相反相反顺磁质和抗磁质都有顺磁质和抗磁质都有19第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29 铁磁质内部存在宏观很小，而微观很大的区域，区域铁磁质内部存在宏观很小，而微观很大的区域，区域内原子磁矩都平行排列内原子磁矩都平行排列-处于饱和磁化状态；有外磁处于饱和磁化状态；有外磁场存在时，与外磁场方向相同的磁筹面积不断扩大，与场存在时，与外磁
10、场方向相同的磁筹面积不断扩大，与外磁场方向相反的磁筹面积不断减小。外磁场方向相反的磁筹面积不断减小。18.1.4、铁磁质、铁磁质铁磁质材料铁磁质材料-铁、钴、镍铁、钴、镍例：电饭锅例：电饭锅磁畴观点磁畴观点特点：特点： 存在剩磁存在剩磁 时时 存在居里点存在居里点 ，当，当 时，变为顺磁质时，变为顺磁质20第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2921第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2918.1.5、磁介质的磁化曲线、磁介质的磁化曲线 B - H 曲线曲线长直螺线管内的磁场与介质无关长直螺线管内的磁场与介质无
11、关对于不同的磁介质对于不同的磁介质顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质常数常数常数常数B 是是 H 的单值函数的单值函数22第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/290 - 1 增加较慢增加较慢1 - 2 急剧增加急剧增加2 - 3 增加较慢增加较慢3 - 4 饱和饱和铁磁质铁磁质与与 H 有关，不是常数有关，不是常数23第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2924第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/2918.1.6、铁磁质的磁滞回线、铁磁质的磁滞回线剩磁剩磁
12、去磁去磁称矫顽力称矫顽力有害的剩磁：有害的剩磁： (1)、手表磁化，走时不准；、手表磁化，走时不准； (2)、录音机磁头磁化，音质变坏；、录音机磁头磁化，音质变坏； (3)、电视机显像管磁化，图像变色；、电视机显像管磁化，图像变色；有用的剩磁：有用的剩磁： (1)、计算机技术中的数据存储；、计算机技术中的数据存储； (2)、录音带、录像带上的磁信号；、录音带、录像带上的磁信号；25第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29消磁方法：消磁方法：26第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/291、洛仑兹力、洛仑兹力2、带
13、电粒子在电磁场中的运动、带电粒子在电磁场中的运动小小 结：结：在匀强电场中的运动在匀强电场中的运动在匀强磁场中的运动在匀强磁场中的运动匀速率圆周运动匀速率圆周运动匀速直线运动匀速直线运动27第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29螺旋线运动螺旋线运动半径半径周期周期螺距螺距3、霍尔效应、霍尔效应实验现象实验现象理论解释理论解释霍尔系数霍尔系数28第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/29分类：分类：顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质4、磁介质、磁介质磁介质内部的磁场磁介质内部的磁场相对磁导率相对磁导率5、顺磁质
14、的磁化、顺磁质的磁化分子磁矩分子磁矩: 有外磁场时，分子磁矩向外磁场方向转动，形成附加磁场，有外磁场时，分子磁矩向外磁场方向转动，形成附加磁场，附加磁场与外磁场方向相同。附加磁场与外磁场方向相同。29第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/296、抗磁质的磁化、抗磁质的磁化分子磁矩分子磁矩: 有外磁场时，电子轨道转轴绕外磁场方向进动，附加磁有外磁场时，电子轨道转轴绕外磁场方向进动，附加磁场与外磁场方向相反。场与外磁场方向相反。7、铁磁质的磁化、铁磁质的磁化 饱和磁化状态的微小区域，区域内的原子磁矩都平行排列。饱和磁化状态的微小区域，区域内的原子磁矩都平行排
15、列。有外磁场存在时，与外磁场方向相同的磁筹面积不断扩大，与有外磁场存在时，与外磁场方向相同的磁筹面积不断扩大，与外磁场方向相反的磁筹面积不断减小。外磁场方向相反的磁筹面积不断减小。剩磁与居里点剩磁与居里点磁筹观点：磁筹观点：30第十八章磁场中的磁介质第十八章磁场中的磁介质作者：赵龙作者：赵龙2024/8/298、磁介质的磁化曲线、磁介质的磁化曲线9、铁磁质的磁滞回线、铁磁质的磁滞回线剩磁剩磁时时矫顽力矫顽力时时顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质1、理解洛仑兹力公式；、理解洛仑兹力公式；2、能分析带电粒子在电磁场中的受力和运动情况；、能分析带电粒子在电磁场中的受力和运动情况；3、了解磁介质的现象及其微观解释；、了解磁介质的现象及其微观解释；4、了解铁磁质的特性。、了解铁磁质的特性。要要 求求:
