清华大学：《大学物理》第三册课程PPT教学课件（电磁学）第7章 磁力 自学总结

Tsinghua University 电磁学(第三册) 第7章磁力自学总结 2005年春季学期陈信义编

1 2005年春季学期 陈信义编 第7章 磁力 自学总结 电磁学（第三册）

目录 §71-§7.5总结 、演示实验 二、带电粒子在磁场中的运动 、安培力公式 四、磁场中的磁矩 §7.6磁场是哪里来的? 、电场和磁场的相对论变换 二、匀速运动点电荷的磁场(§8.2,教材P252) 演示实验】礅体—礅体、磁体—电流、电流 电流存在磁力,洛公讼力

2 目 录 【演示实验】磁体—磁体、磁体—电流、电流 —电流存在磁力，洛仑兹力 §7.1 - §7. 5 总结 一、演示实验 二、带电粒子在磁场中的运动 三、安培力公式 四、磁场中的磁矩 §7.6 磁场是哪里来的？ 一、电场和磁场的相对论变换 二、匀速运动点电荷的磁场（§8.2,教材P252）

§71-§7.5 、演示实验 磁体磁体 磁体电流}存在磁力 电流一电流丿 磁体中:分子电流 导线中:定向运动的电荷 碱力是运动电荷间的相互作用

3 一、演示实验 导线中：定向运动的电荷 磁体—磁体 磁体—电流 电流—电流 存在磁力 磁体中：分子电流 磁力是运动电荷间的相互作用。 §7.1 - §7. 5

F=gE 静 静源电荷动 gE F=gE 动 F=qE+×B 洛仑兹力:定义磁场B

4 静 静 动 动 F qE r r = F qE r r = F qE r r = F qE qv B r r r r = +  源 电 荷 q v r , q ：定义磁场 B r ⎯洛仑兹力

一些典型的磁感应线的分布: 直线电流的磁感线 圆形电流的碱感线

5 一些典型的磁感应线的分布： 直线电流的磁感线 圆形电流的磁感线

直螺线管电流的磁感线环形螺线管电流的礅感线

6 直螺线管电流的磁感线 环形螺线管电流的磁感线

二、带电粒子在磁场中的运动 ■洛仑兹力 F=qE+qvxB 因为电磁学方程是洛仑兹协变的,所以洛仑 力满足力的相对论变换。 ■四个诺贝尔物理奖: 回旋加速器(1939年) 电子显微镜(1986年) 量子霍尔效应(1985年) 分数量子霍尔效应(1998年)

7 回旋加速器（1939年） 电子显微镜（1986年） 量子霍尔效应（1985年） 分数量子霍尔效应（1998年） ◼四个诺贝尔物理奖： 二 、带电粒子在磁场中的运动 因为电磁学方程是洛仑兹协变的，所以洛仑 兹力满足力的相对论变换。 F qE qv B r r r r = +  ◼洛仑兹力

1、回旋加速器( cyclotron) 带电粒子 电子回旋周期与速 度无关,所以带电粒Bx ×B 子每次经过缝隙(电 D形金属空腔 场区域)均被加速。 5~10V qvB=my R si gB B R T= 2rR_2um 9B

8 1、回旋加速器（cyclotron） q m v f R × B qB mv R= qB m v R T 2 2 = = R mv qvB 2 = 电子回旋周期与速 度无关，所以带电粒 子每次经过缝隙（电 场区域）均被加速。 ~ B B D形金属空腔 10 V 5 带电粒子

2、磁聚焦电子显微镜 带电粒子K0∠ R d v=νcos(匀速运动 H= ysine(圆周运动)螺旋线 螺距:d=Tv=qBv 冗M 带电粒子每回旋一周所前进的距离d与v无关

9 2、磁聚焦—电子显微镜 / / / / 2 v qB m d T v  螺距： = = v//= v cos （匀速运动） v⊥ = v sin （圆周运动） 螺旋线 带电粒子每回旋一周所前进的距离d与v⊥无关。 带电粒子

均匀磁场中螺距相同的电子被聚焦: 螺距:d=v,T= 2I mVI qB 实际中用得更多的是短线圈产生的非均匀磁 场的磁聚焦作用,这种线圈通常称为磁透镜, 它在电子显微镜中起了与光学仪器中的透镜类 似的作用

10 qB m v d v T / / / / 2 螺距： = = 均匀磁场中螺距相同的电子被聚焦： 实际中用得更多的是短线圈产生的非均匀磁 场的磁聚焦作用，这种线圈通常称为磁透镜， 它在电子显微镜中起了与光学仪器中的透镜类 似的作用