广东工业大学：《大学物理》课程教学课件（讲稿）第五篇 电磁学 第13章 稳恒电流的磁场（磁场对运动电荷的作用、磁场对载流导线的作用）

广东工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教素BuangdongUniversity ofTechnology第13章稳恒电流的磁场

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 第13章 稳恒电流的磁场

广东工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教素euanadongUniversityofTechnology(3)磁场主要内容：磁场对运动电荷的作用磁场对载流导线的作用

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 磁场(3) 主要内容： 磁场对运动电荷的作用 磁场对载流导线的作用

广李工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教案uangdongUpiyersityofTechnologs$13.4磁场对运动电荷的作用1．洛伦兹力f = q(o×B)B0大小：f = qoBsin 0方向：垂直于与B构成的平面若q<0，则力了的方向为(i×B)的反方向。电荷在既有电场又有磁场的区域中运动时，它受总的作用力为F=qE+q(o×B)

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 §13.4 磁场对运动电荷的作用 f q( B)    = v 大小： f = qvBsin  方向：垂直于 v 与 构成的平面  B  1. 洛伦兹力 电荷在既有电场又有磁场的区域中运动时，它受总的作用 力为 F qE q( B)     = + v B  f  v  + q 若q < 0，则力 f 的方向为 ( B) 的反方向。   v

广东工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教业uanadongUniversityofTechnology2.带电粒子在均匀磁场中的运动(1)运动方向与磁场方向平行B7F =qoBsinoF=0=0粒子作匀速直线运动运动方向与磁场方向垂直2）作匀速圆周运动XXXXXqoB= mRX轨道moR=X半径qB

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 2. 带电粒子在均匀磁场中的运动 （1）运动方向与磁场方向平行 + B  v  F = qvBsin  = 0 F = 0 粒子作匀速直线运动 （2）运动方向与磁场方向垂直                                           R 作匀速圆周运动 R q B m 2 v v = m R qB = 轨道 v 半径 F + v

广李工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教素uanadongUniversityofTechnolog2元R2元mX运行XOXX+周期qBXX0(3)运动方向沿任意方向匀速圆周运动与匀速直线运动的合成B螺距轨迹为螺旋线h= 9 T2元m2元mmosinTR=UcosOqBqBqB

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 2 2 R m T qB   = = v 运行 周期 （3）运动方向沿任意方向 匀速圆周运动与匀速直线运动的合成 qB m R vsin = qB m T 2 = 轨迹为螺旋线 螺距 h T = v 2 cos m qB  = v                                    R F + v B  v// ⊥ v h  v 

广东工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教素uanadongUniversity ofTechnology(1)质谱仪应用：qE = qoBN：粒子源EP：速度选择器0=B'D质谱分析：2mox=2R=BqBqBB'xm=2E谱线黑度：相对含量谱线位置：同位素质量

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 应用： （1）质谱仪 R + -    P          N                                                  B B E  v = N ：粒子源 P：速度选择器 qE = qvB 质谱分析： qB m x R 2 v = 2 = E qBB x m 2  = 谱线位置：同位素质量 谱线黑度：相对含量

广李工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教素uanadonaUniversity ofTecrnoia磁聚焦(2) 从均匀磁场的A点发射一B束夹角θ很小的带电粒子流，若粒子的速度7很接近,则0_ =0sin0~002元m0h=To.0. = 0cOS0= 0qB发散角不太大的带电粒子束，所以经一个回它们的螺距相同，旋周期后，重新会聚这种均匀磁场通常靠长直螺线管来实现，螺线管的作用类似光学中的透镜，故称磁透镜（广泛用于电子显微镜和电真空器件中）

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 （2）磁聚焦 发散角不太大的带电粒子束，它们的螺距相同，所以经一个回 旋周期后，重新会聚 这种均匀磁场通常靠长直螺线管来实现，螺线管的作用类似 光学中的透镜，故称磁透镜（广泛用于电子显微镜和电真空器 件中）。 v⊥ = vsin   v 从均匀磁场的A点发射一 束夹角 很小的带电粒子 流，若粒子的速度 很接 近,则 v  v v v = = cos 2 m h T qB  = = v v B   v A v A

广东工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教业uanadongUniversityofTechnology(3)磁约束磁镜B粒子在非均匀磁场中，螺旋运动的半径和螺距都会变化这种磁场称为磁镜真空室中两端强中间弱的磁场分布两个磁镜磁瓶粒子被约束在两磁镜间振荡

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 （3）磁约束 这种磁场称为磁镜 真空室中两端强中间弱的磁 I I 场分布 两个磁镜 粒子被约束在两磁镜间振荡 磁瓶 粒子在非均匀磁场中， 螺旋运动的半径和螺距 都会变化 f  // f B 磁镜 − e  v⊥ ⊥ f

广李工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教素suangdongUniversityotTechnology霍尔效应(4)聘一块通电流I的导体板.置于磁感应强度为B的均匀磁场中，导体板与电流垂直的上、下表面上出现电势差。这种现象叫霍尔效应霍尔电势差IBAU= RH-dhRHnq霍尔系数Bn是导体中单位体积的载流子数，称为载流子密度

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 H IB U R d  = 霍尔电势差 （4）霍尔效应 一块通电流I 的导体板,置于磁感应强度为 的均匀磁场 中, 导体板与电流垂直的上、下表面上出现电势差。这种现 象叫霍尔效应。 B  nq RH 1 = 霍尔系数 n是导体中单位体积的载流子数，称为载流子密度。 - - - - - + + + + + v I I V b d B

广东工业大学第13章稳恒电流的磁场大学物理A教素uanadongUniversityofTechnology霍尔效应可用洛伦兹力解释F.=F时,nAU达稳定b0FqBo = qE = AUmbB式中：I = nqoSIB1AU = bBo =dnqS= bd

第13章 稳恒电流的磁场 大学物理A教案 霍尔效应可用 洛伦兹力解释 Fm = Fe 时， q U qB qE b  v = = 1 IB U bB nq d  = = v U 达稳定 式中: I = nqvS S = bd - - - - - + + + + + v Fm Fe V I B b d