第07章恒定磁场2.ppt

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1、7-6 磁场对运动电荷的作用,1.洛仑兹力,一般情况：,结论:,大小：,方向：,（1）初速度方向与磁场方向平行,2.带电粒子在均匀磁场中的运动,匀速直线运动,（2）初速度方向与磁场方向垂直,周期,半径,粒子作匀速圆周运动,（3）初速度方向沿任意方向,螺距,沿螺旋线轨道运动,半径,例7-7 如图，两电量均为q的点电荷以相同速度v并排作匀速直线运动。求两电荷间相互作用力。（设vc）,解：,3.电磁场控制带电粒子运动的实例,3.1 质谱仪,速度选择：,质谱分析：,3.2 回旋加速器,欧洲核子研究中心（CERN）位于日内瓦郊外的加速器：大环是周长约为27km的强子对撞机，中环为质子同步加速器。,193

2、9年诺贝尔物理学奖：劳伦斯 回旋加速器的发明 1939年诺贝尔物理学奖授予美国加利福尼亚伯克利加州大学的劳伦斯（Ernest Orlando Lawrence,1901-1958）,以表彰他发明和发展了回旋加速器，以及用之所得到的结果，特别是人工放射性元素。核物理学的诞生揭开了物理学发展史中崭新的一页，它不但标志了人类对物质结构的认识进入了更深的一个层次，而且还意味着人类开始以更积极的方式改变自然、探索自然、开发自然和更充分地利用大自然的潜力。各种加速器的发明对核物理学的发展起了很大的作用，而劳伦斯的回旋加速器则是这类创造中最有成效的一项。,3.3 磁聚焦,与速度方向无关,磁镜：,磁瓶：,3.

3、4 磁约束,等离子体的磁约束,外辐射带：主要由质子组成,内辐射带：主要由电子组成,范艾仑辐射带,极光：,由于地磁场俘获带电粒子而出现的现象,在地磁两极附近 由于磁感线与地面垂直 外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内 它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光,绚丽多彩的极光,4.霍耳效应,4.1 霍耳效应现象,4.2 霍耳电压,h,b,A,A,4.3 霍耳效应的应用,1）测量磁场,2）判别半导体的类型,3）磁流体发电,7-7 磁场载流导线的作用,1.磁场对载流导线的作用力,O,B,I,y,x,R,例7-9 无限长直载流导线通有电流 I1，在同一平面内有长为L的载流直导线，通有电流I2。

4、求长为 L的导线所受的磁场力。,解:,r,x,I1,I2,轨道炮：速度达2000米/秒,电磁轨道炮不同于当前的舰炮，它利用电流和生成的电磁力替代化学能来发射弹丸。其弹丸射速远高于当前舰炮的弹丸射速。,磁 流 体 船,2.平行电流间电流相互作用力“安培”的定义,2.1 平行电流间电流相互作用力,同理,方向：同向相吸，异向相斥。,2.2 电流单位“安培”的定义,3.载流线圈所受的磁力矩,矩形线圈：,一般平面线圈：,电机,解：,7-8 磁介质,1.物质的磁性,r B/B0 相对磁导率,四类磁介质：,2.1 分子的磁矩,2.磁介质的磁化,分子中各电子的轨道运动和自旋产生的磁矩之和。,顺磁质的分子的磁矩

5、：,顺磁质的分子中各电子的轨道运动和自旋而产生的磁矩不能相互抵消，分子磁矩不为零。每个分子等效一个圆形电流。,抗磁质的分子的在磁场中的附加磁矩：,没有外磁场时，抗磁质分子中各电子的轨道运动和自旋而产生的磁矩相互抵消，分子磁矩为零。存在外磁场时，分子中每个电子产生一与外磁场方向相反的附加磁矩ml。,2.2 磁介质的磁化,顺磁质的磁化：,抗磁质的磁化：,3.1 磁化强度,3.磁化强度与磁化电流,3.2 磁化电流,一般情况：,d,Is,a,c,b,l,M,均匀磁化的情况：,R,O,M,解：,磁场强度：,4.磁介质中的磁场 磁化强度,4.1 有磁介质时的安培环路定理,有磁介质时的安培环路定理：,磁场强

6、度沿着任一闭合路径L的环流等于通过L为边线的任一曲的自由电流的代数和，即：,均匀、线性的磁介质：,一般情况：,例7-12 一半径为 R1 的无限长圆柱形直导线，外面包一层半径为 R2，相对磁导率为 r 的圆筒形磁介质。通过导线的电流为I。求：,（1）磁介质内、外磁场强度和磁感应强度的分布；（2）磁介质内、外表面的磁化电流强度。,解：,（1）,（2）,5.1 铁磁质的基本特性,5.铁磁质,初始磁化曲线：,5.2 铁磁质的磁化规律,磁滞回线：,小结：,当TTC时，铁磁质变成顺磁质，TC称为局里温度。,5.3 铁磁质的分类,1）软磁材料,2）硬磁材料,用途：作为存储器,3）矩磁材料,5.4 铁磁性的微观机制,磁畴：,铁磁质的磁化：,铁磁质在外磁场中的磁化过程主要为畴壁的移动和磁畴内磁矩的转向。,自发磁化方向逐渐转向外磁场方向（磁畴转向），直到所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列时，铁磁质就达到磁饱和状态。,