静磁场或稳恒磁场分布不随时间变化的磁场.ppt

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1、,静磁场（或稳恒磁场）分布不随时间变化的磁场,一 真空中的稳恒磁场及其规律,磁感应强度矢量。,二 磁场对运动电荷及载流导体的作用,洛仑兹力公式；安培定律。,三 介质中的磁场及其规律,磁场强度矢量。,毕萨拉定律；磁场的高斯定理；真空中的安培环路定理。,已知稳恒电流分布求稳恒磁场的分布的两种方法。,有介质存在时的安培环路定理。,第十五章稳恒电流的磁场,重点要求：用毕萨拉定律求磁感应强度矢量 B,难点理解：磁场性质,数学方法：矢量积分与求和,典型示例：直线电流、载流圆线圈、运动点电荷的磁场,课外练习：思考题15.5，习题15.9，15.11；,第六讲磁感应强度、毕奥萨伐尔定律,一、毕奥萨伐尔定律,1

2、 电流元：,2 毕-萨-拉定律：1820年（法国）毕奥萨伐尔在电流磁作用的实验结果的基础上进一步分析得出电流元 在空间任一点P 产生磁场的规律：,据磁场的叠加原理：给出任一电流系统 产生的磁场的 规律：,毕奥萨伐尔定律,在国际单位制中：,称为真空磁导率,磁感应强度 的方向，与电流成右手螺旋关系。,重点要求：用安培环路定理求磁感应强度矢量 B,难点理解：安培环路定理的物理意义,数学方法：矢量线积分,典型示例：无限长圆柱体、无限长直螺线管无限大平板电流 的磁场,课外练习：思考题15.6，15.10 习题15.13，15.17。,主要内容：真空中的安培环路定理及其应用,第七讲安培环路定理及其应用,例

3、1 求电流I 均匀分布半径为R 的无限长圆柱体的磁场。,解：分析电流与场的分布：皆有轴对称性,以轴上一点为圆心，取垂直于轴的平面内半径为 r 的圆为安培环路,二、安培环路定理的应用,P,动 画,例2 求载流无限长直螺线管内任一点的磁场。,由对称性分析磁场分布：,a.只有/轴线的分量；,b.因为是无限长，在与轴等距离的平行线上磁感应强度相等。,解：一个单位长度上有n 匝的无限长直螺线管。由于是密绕，每匝视为圆线圈。,同理可证，无限长直螺线管外任一点的磁场为零,动 画,重点要求：用安培定律求磁场对载流导线的作用力,难点理解：通电线圈在磁场中受到了磁力矩的作用,数学方法：矢量积分求和,典型示例：无限

4、长直载流导线与圆弧形载流线圈相互作用力，通电线圈在磁场中受到了磁力。矩,课外练习：思考题15.9；习题15.21，15.22。,主要内容：安培定律及其应用,第八讲安培力,三、平面载流线圈在均匀磁场中所受的力矩,通电线圈在磁场中转动的实验，说明通电线圈在磁场中受到了磁力矩的作用。,线圈平面与磁场的夹角为，,da：,bc：,ab：F3,cd：F4,ab：F3,cd：F4,ab：,cd：,故产生力矩。,线圈面积,载流线圈的磁矩,磁矩的方向与电流的方向成右手螺旋关系,综上所述：平面载流线圈在均匀磁场中受的力矩：,*在非均匀磁场中，载流线圈除受到磁力矩外，还受到磁力的作用。,结论：平面载流线圈在均匀磁场

5、中所受合力为零，仅受力矩的作用；线圈只发生转动，不产生整个线圈的平动。,易证上述结论对任意形状的平面载流线圈皆成立。,重点要求：带电粒子在均匀磁场中的运动 霍耳效应,难点理解：洛伦兹力 霍耳电动势,数学方法：矢量的矢量积,典型示例：带电粒子在均匀磁场中的运动 测量载流子类型,课外练习：思考题15.11；习题15.26，15.27。,主要内容：带电粒子在磁场中的运动 霍耳效应,第九讲洛伦兹力,质谱仪Mass Spetrometer,*滤速器:,若每个离子所带电量相等，由谱线的位置（x的大小）可以确定同位素的质量。由感光片上谱线的黑度，可以确定同位素的相对含量。,*质谱分析仪：质量为，电量为 的带

6、电粒子 经过滤速器后，飞入磁场 中做圆周运动，落在感光片 A 处，其半径R为：,回旋加速器Cyclotron、,R为盒的最大半径。,交变电场的周期恰好为回旋一周的周期时即粒子绕过半圈恰好电场反向，粒子又被加速。因为回旋周期与半径无关，所以可被反复加速，至用致偏电极将其引出。,密封在真空中的两个金属盒（D1和D2）放在电磁铁两极间的强大磁场中，如图所示两盒之间有一窄缝，中心附近放有离子源。两盒间接有交流电源，它在缝隙里的交变电场用以加速带电粒子。,*同步回旋加速器 Synchrocyclotron,加速的粒子能量，每十年提高一个数量级。能量范围在0.08Mev5105Mev.能量的每次提高都带来对粒子的新发现。如1983年发现W、W、Z0粒子。,因为相对论效应，当粒子速率很大时，质量变大，所以，交变电场的周期应该同步的增大，才能恰好与回旋一周的周期同步相等，达到加速的目的。,可用实验方法补偿相对论效应。,同步回旋加速器它保持磁场不变，改变施加在 D形电极上的交变电压的频率，从而使粒子的运动与所施加的电压保持共振。,*同步加速器，它是使磁场具有某种分布，从而在半径不同的地方尽管粒子的质量不同，但回旋频率保持不变。,