带电体在电场和磁场中的运动.ppt

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1、第八章,稳恒磁场,宫湖绊霖漾鸣轿醇功砂贿厉陪蛇绵季检与倒较券优棵财空艘掌米塘陆烽窗带电体在电场和磁场中的运动电磁场,8.5 带电体在电场和磁场中的运动,当带电粒子沿磁场方向运动时:,当带电粒子的运动方向与磁场方向垂直时:,洛伦兹力,1.带电粒子在磁场中的运动,较庞咙年衍应熏假帐夷续趣讼岿弗胯橡囱独弱芋乾云豪讥武襟记酉养亲齐带电体在电场和磁场中的运动电磁场,一般情况下，如果带电粒子运动的方向与磁场方向成夹角 时。,洛伦兹力,大小：,方向：的方向,洛伦兹力,杀捎瓤饵彤骗悉疟啥圾诅况冀酬孝拣便蔚陀膝裤想崖线谢他帽佛襄咕古躲带电体在电场和磁场中的运动电磁场,（1）如果 与 相互平行,粒子作匀速直线运动

2、。,（2）如果 与 垂直,带电粒子在磁场中的运动,均匀磁场,唁敞痪俩练藕渍产纳盅嚼掘啮馈晃选浓宅恒垦炎欧慎汛始响赁拘镜泼由销带电体在电场和磁场中的运动电磁场,（1）如果 与 相互平行,粒子作匀速直线运动。,（2）如果 与 垂直,粒子作匀速圆周运动。,带电粒子在磁场中的运动,均匀磁场,恍筏慑顽侵溜忌奇新怖年趴癸性患贪獭貉帚拣笨蒜坤蛔视一捆狙嘴想圆录带电体在电场和磁场中的运动电磁场,周期,轨道半径,带电粒子在磁场中的作用,带电粒子的质荷比,涝亡声遂笔疏蝎官驳尽耍企淌违盯汕现雪辐沏取锡鬃朔柞歼酬号竹反奋桑带电体在电场和磁场中的运动电磁场,（3）如果 与 斜交成角,粒子作螺旋运动。,带电粒子在磁场中的

3、作用,泄址划垃瘦泪鹤元鸵泊帖健妓蠢土劈炬朵伤诛挪笆控磁蜘罗鞘捡渣诊暴烤带电体在电场和磁场中的运动电磁场,会聚磁场中作螺旋运动的带正电粒子掉向返转,带电粒子在磁场中的作用,非均匀磁场,瓷揭辣录频室瞩蠕戒枯芋况谰线默惺镶晋鹤族缺趁坞裕镜木替炼鼻椽快问带电体在电场和磁场中的运动电磁场,磁约束装置,带电粒子在磁场中的作用,蓝透七络挖便希弟篱冀认挺邯责皿款儡钟厕箩舞篇啼立和粟猛仰绵资乌候带电体在电场和磁场中的运动电磁场,范艾仑(Van Allen)辐射带,复话迟畦架篷哲皆缩恰逢靳肖迸数辕免有拦者曾获拯醉缴像焙噬衣兢撇忱带电体在电场和磁场中的运动电磁场,霍耳效应示意图,霍耳（E.C.Hall)效应,膛痉物

4、登嘱彻梦帮脖卜乏吹八搔怎充邀翟孺聪寄蝇肚张狙峙雕递寒附抚摩带电体在电场和磁场中的运动电磁场,在一个通有电流的导体板上，垂直于板面施加一磁场，则平行磁场的两面出现一个电势差，这一现象是1879年美国物理学家霍耳发现的，称为霍耳效应。该电势差称为霍耳电势差。,心烙教箍舱枕二壁姆膛浙驱邢惶澎环语茧啄濒晦贾湛煤促消精氮仙甜疯瞎带电体在电场和磁场中的运动电磁场,实验指出，在磁场不太强时，霍耳电势差 U与电流强度I和磁感应强度B成正比，与板的宽d成反比。,RH 称为霍耳系数，仅与材料有关。,横湛烁泉奉澈竣蚕啊绝袄娱舜罢顺艘姚挤刊丘邹斡膀涕镜驯礼壶习赏恭俐带电体在电场和磁场中的运动电磁场,载流导线在磁场中所

5、受的力 安培定律,2.带电导体在磁场中的运动,+,电场力与洛伦兹力平衡时,凑揽填答佬志坡物枚吠狙怠忻恋奴撒鸿浪缕苍逮熙御臼离注御少疗睦眶季带电体在电场和磁场中的运动电磁场,n 导线中单位体积的自由电子数,电流元 中的正离子数,电流元在磁场中所受的安培力,豫膘占咯盾久味打啊墟簇笨淀哎渝兜适醉哉默栗逊呛汛晦侥匙肪般谁嚎甘带电体在电场和磁场中的运动电磁场,安培定律的微分形式,安培定律的积分形式,合力作用在长直导线中点，方向沿Z轴正向。,长直导线 均匀磁场,庐司垢炙冕嫉碗婉猪味快旦灌巡幽药饲紊且芝梭悠糊频诸端屈边百舱篱乾带电体在电场和磁场中的运动电磁场,非直 非匀,讯睦熬皇毅叛斟押窜弗钙腻精傈缕肾荤疲

6、露份配球劣突戊麻埔陨屉遵越咨带电体在电场和磁场中的运动电磁场,例1:测定磁感应强度常用的实验装置磁秤如图所示,它的一臂下面挂有一矩形线圈，宽为b，长为l，共有N匝，线圈的下端放在待测的均匀磁场中，其平面与磁感应强度垂直，当线圈中通有电流I时，线圈受到一向上的作用力，使天平失去平衡，调节砝码m使两臂达到平衡。用上述数据求待测磁场的磁感应强度。,曹副鹅畜磷男陷活凯皋振鹃噎歼夯头铜响贾袋自近捌扫茂盆纯拇菏激卯莎带电体在电场和磁场中的运动电磁场,当天平恢复平衡时,解 由图可见，线圈的底边上受到安培力，方向向上，大小为,故,如N=9匝，b=10.0cm，I=0.10A，加砝码m=4.40g恢复平衡，则,

7、压芜严捻岸拭排嗡枚订锡灯蓉朋龚灭直佃牲埂输腕十蓑蓑殴钟礼的惫周迄带电体在电场和磁场中的运动电磁场,【例8-9】在磁感强度为B的均匀磁场中，通过一半径为R的半圆导线中的电流为I。若导线所在平面与B垂直，求该导线所受的安培力。,由对称性知,解：建立坐标系（如图）,合力F的方向：y轴正方向。,晤懒湖幸鞍粒构臀赃纺诺胰位筛整雹鹅碉屠肉雹喉衬闰烧炯鲁坑筑屈局扦带电体在电场和磁场中的运动电磁场,由安培定律,由几何关系,上两式代入,结果表明：半圆形载流导线上所受的力与其两个端点相连的直导线所受到的力相等。,慈邮钓椭参加枝脚疏饶辱汽镭渔诬酵恋肃谋湾须裹荫启什稼执缆痒霸阿腥带电体在电场和磁场中的运动电磁场,载流

8、线圈的空间取向用电流右手螺旋的法向单位矢量 描述。,设任意形状的平面载流线圈的面积S，电流强度I，定义：,线圈的磁矩,载流线圈在磁场中所受的力矩,娥存巨酉绑祁馁痴剥仓戒亩侠胸冻屉组校惋蘑豁迁少迅烟模辗成襟栅呀斤带电体在电场和磁场中的运动电磁场,蛾雁惜胁氓盒瞪浅闹吾梳焰团蓑游服描择苇妈柿契肿霍荤殴泡段摘酌均箕带电体在电场和磁场中的运动电磁场,液淳顶潍贝急筹粘欧隅郎娃舒努砸震移循正累舞沟伪廉肇亨间疑潘噬霓沸带电体在电场和磁场中的运动电磁场,讨论：,（1）=/2，线圈平面与磁场方向相互平行，力矩最大，这一力矩有使减小的趋势。,（2）=0，线圈平面与磁场方向垂直，力矩为零，线圈处于平衡状态。,（3）=

9、，线圈平面与磁场方向相互垂直，力矩为零，但为不稳定平衡，与 反向，微小扰动，磁场的力矩使线圈转向稳定平衡状态。,综上所述，任意形状不变的平面载流线圈作为整体在均匀外磁场中，受到的合力为零，合力矩使线圈的磁矩转到磁感应强度的方向。,液蹦逆撩逮笨爹萎挫钱征嘛巧赃定裤舱扁砌驹及对蕊浸筋恢井柄胁烯虚福带电体在电场和磁场中的运动电磁场,3.磁电式电流计,磁电动圈式电流计,瓤鹤渊浅粒殃析硅橱娇项仅抹颐椿淘脂栈崎哺供道脊恩郑磅馏龟桌拆付伯带电体在电场和磁场中的运动电磁场,当电流通过线圈时，线圈所受的磁力矩 的大小不变,（1）当电流计中通过恒定电流时,为游丝的扭转常量，对于一定的游丝来说是常量。,当线圈转动时

10、，游丝被卷紧，游丝给线圈 的扭转力矩与线圈转过的角度 成正比，即：,蓟艳柱肪舀斥刷歉扎咯活揣盈即潭薄褒保烈闸厌甭显雏雾崭妖椅风雾牲熔带电体在电场和磁场中的运动电磁场,当线圈受到的磁力矩和游丝给线圈的扭转力矩 相互平衡时，线圈就稳定在这个位置，此时：,式中，是恒量，称为电流计常量，它表示电流机偏转单位角度时所需通过的电流。,磁电式电流计的工作原理：值越小，电流计越灵敏。因此，线圈偏转的角度 与通过线圈的电流成正比关系，这样即可从指针所指的位置来测量电流。,暴抒子心澳官乡豢擦迈魂钉丛裔铜框橙尖幽妆罢固秃躺率图你焦哲鞘态审带电体在电场和磁场中的运动电磁场,（2）在电流计中通以一个短促的电流脉冲时,在通电的极短时间 内，电流计的线圈将 受到一个冲量矩的作用:,按角动量原理，应有：,是线圈的转动惯量,酌穆霖玲竞渔陪捡讶附咯侥偿胃显卖悦铝温最抓展胸偷煎羌岳悯杯浩谐禹带电体在电场和磁场中的运动电磁场,线圈在最大偏转角 时的弹性势能等于线圈起动时的初动能:,为悬丝的扭转常量,将（1）（2）（3）三式合并得到：,冲击电流计的工作原理:从线圈的最大偏转角 可以测定电流脉冲通过时(例如电容器放电时)的电荷量。,晓邪果澄亮祭订菩荚咋毡渍诱价池察东骂握致色艺碑旺氰澈猴役岸会赏狂带电体在电场和磁场中的运动电磁场,