6-2-磁场对运动电荷的作用物理学(李乃伯-最新版)课件.ppt

1、第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用当带电粒子沿磁场方向运动时当带电粒子沿磁场方向运动时:当带电粒子垂直于磁场方向运动时当带电粒子垂直于磁场方向运动时:一、洛仑兹力一、洛仑兹力0FBqmFq BqB第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 一般情况下，如果带电粒子运动的方向与磁场一般情况下，如果带电粒子运动的方向与磁场方向成夹角方向成夹角 时时:sinmFqBq BmFqBvFBq/方方 的方向的方向:mF/mFB0q/mFB0qBB/

2、cossin第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用二、带电粒子在磁场中运动举例二、带电粒子在磁场中运动举例1.1.回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率RmBq200vvqBmR0vB0v022RmTqBv12qBfTm第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用同步加速器同步加速器第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用2.2.磁聚焦磁聚焦 与与 不垂直不垂直Bv2

3、mTqBqBmRv2cosmdqB/v Tv螺距螺距/cossin第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 磁聚焦磁聚焦 在均匀磁场中某点在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相差不大的发射一束初速相差不大的带电粒子带电粒子,它们的它们的 与与 之间的夹角之间的夹角 不尽相同不尽相同,但都较但都较小小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等因螺距近似相等,都都相交于屏上同一点相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦此现象称之为磁聚焦。0vB 应用应用 电子光学电子光学,电子显微镜等电子显

4、微镜等。第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用电子显微镜中的磁聚焦电子显微镜中的磁聚焦第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用三、霍耳效应三、霍耳效应霍耳霍耳第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用dIBkU H霍耳电压霍耳电压dBIbHU+qdv+-eFmFk是一常量，它与载流子的浓度有关，称为是一常量，它与载流子的浓度有关，称为霍耳系数。霍耳系数。第六章第六

5、章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用霍耳效应的应用霍耳效应的应用2）测量磁场测量磁场HUkIdB 1）判断半导体的类型判断半导体的类型I+-P 型半导体型半导体+-HUBmFdvmF+-N 型半导体型半导体HU-BI+-dv第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用四、安培力四、安培力洛伦兹力洛伦兹力BefdmvsindmBefv 由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力。

6、观上看起来受到了磁场的作用力。sindlBIsinddlBIF l dISBmfdvlId第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用BlIdFd 有限长载流导线所受的安培力有限长载流导线所受的安培力BlIFFllddBlIF dd 安培定律安培定律 sinddlBIF 磁场对电流元作用的力磁场对电流元作用的力，在数值上等于电流元，在数值上等于电流元 的大小的大小、电流元所在处的磁感应强度、电流元所在处的磁感应强度 大小以及电流大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角元和磁感应强度之间的夹角 的正弦之乘积的正弦之乘积。lId

7、BlIdBFd第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用 例例6-4 半径为半径为R的半圆形载流导线，电流为的半圆形载流导线，电流为I，放在磁感应强度为放在磁感应强度为 的均匀磁场中，的均匀磁场中，垂直于导线垂直于导线所在的平面所在的平面,求它所受的磁力求它所受的磁力.BBxyBoIR已知：已知：B，R，I求：求：F第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用jFFy0 xF根据对称性分析根据对称性分析解：解：sinddFFFyF dFdxyBoIRlIddxFdyFdsindlBIBIRBIRBIRF2)cos(dsin002dd Rl第六章第六章 稳恒磁场稳恒磁场帮助帮助返回返回下页下页上页上页6-2 6-2 磁场对运动电荷的作用磁场对运动电荷的作用磁场对载流线圈的作用磁场对载流线圈的作用 设任意形状的平面载流设任意形状的平面载流线圈的面积线圈的面积S S，电流，电流I I，定义：，定义：(线圈的磁矩线圈的磁矩)0nISPm 载流线圈的空间取向用电流右载流线圈的空间取向用电流右手螺旋的法向单位矢量手螺旋的法向单位矢量 描述。描述。0nIPm0nBPMm载流线圈在匀强磁场中受到的力矩为：载流线圈在匀强磁场中受到的力矩为：