大学物理-第20章磁场对电流的作用

洛仑兹力,洛仑兹力是磁场对运动电荷的作用。,（1）、洛仑兹力,大小：,方向：与q的正负有关,注意：洛仑兹力不做功,（2）、带电粒子在磁场中的运动,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,与 成 角,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,易出题目：1）带电正负不同，运动绕向不同 2）带电大小不同，运动半径不同 3）粒子质量不同，运动半径不同,I,A,B,1897年Hall在美国哈佛大学作了一实验：,实验表明：,1、实验现象,2、理论分析,运动电荷 所受洛仑兹力：,电场力：,二者平衡时：,霍尔电场：,n为电子数密度,3、用途,判定P,N型半导体,若q0,为P型，,若q0,为P型，,若q0,为N型，,(三)、安培定律,1、安培定律,电流元 在磁感应强度 的磁场中受力,安培定律,磁场,安培定律,一段载流导线受的安培力,电流元 在磁感应强度 的磁场中受力,2、应用,例1：求两根无限长载流平行直导线间的相互作用。,解：以电流 为研究对象，取电流元,电流 在电流元处产生的磁感应强度为：,电流 单位长度受的安培力,电流元 受到的安培力,同理，电流 单位长度受的安培力,国际单位制（SI）中电流的单位安培可如此定义：,两直导线间距 时，且通有相同的电流,单位长度（1m）受的安培力大小为,据安培定理得,大小为,方向如图,例2：如图所示，载有电流 的无限长的直导线，沿半径为R的半圆形电流 的直径AB放置，方向如图。试求：1）半圆弧ACB所受安培力的大小和方向。,C,由于对称性,因此,方向沿x正向,问：补成一个圆受力怎样？,取电流元,受力 分解成,可知，,方向沿x正向,因此，整个圆受的安培力,方向沿x正向,例3：如图所示，在均匀磁场中有一圆弧电流acb，求其所受的安培力。,分解为x轴分量 y轴分量,方向向上,由对称性,（方法二）补充导线ba使成回路acba，由安培力公式得闭合电流在匀强磁场中受的安培力,I和B是常量,结论：1、闭合电流在匀强磁场中受到安培力的矢量和为零2、圆弧电流acb的安培力相当于直线电流ab所受安培力,结论：1、任意形状闭合电流在匀强磁场中受到安培力矢量和为零2、任意形状电流adb受的安培力相当于直线电流ab所受安培力,解题思路和方法：,1、选定研究对象,2、确定磁场方向,3、在所求受力载流导线上取电流元 ，分析其受力，根据安培定律 确定 的大小和方向。,4、表示出 沿各坐标轴的投影式，统一变量，确定积 分上下限，积分求出各分量,5、最后根据 求出 ，方向按具体情况而定,线圈各边受力为：,力偶矩：,称为线圈磁矩,方向：沿转轴向上,结论可以推广到任意形状线圈。,例4：有一半径为R的圆形线圈载有电流I，方向逆时针，在匀强磁场 中，求对OO的力矩？,解：取电流元 ，则受安培力为,方法二：,1、载流导线在均匀磁场中运动时磁力所做的功,ab受力： 方向向右,导线由ab运动至ab,2、载流线圈在均匀磁场内转动时磁力矩所做的功,线圈在磁力矩作用下转过