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文档简介

7 4磁场对运动电荷和载流导线的作用 7 4 1带电粒子在磁场中的运动 7 4 2霍耳效应 7 4 3回旋加速器 7 4 4安培定律 7 4 5均匀磁场对载流线圈的作用 7 4 1带电粒子在磁场中的运动 洛仑兹力 回旋周期或回旋频率与带电粒子的速率及回旋半径无关 3 螺旋线的半径 回旋周期 螺距 从磁场中某点发射一束很窄的带电粒子流 它们的速率都很相近 且与的夹角都很小 尽管会使各个粒子沿不同半径的螺旋线运动 但是却近似相等 因此的螺距也近似相等 所以各个粒子经过距离后又会重新会聚在一起 称之为磁聚焦 螺距 7 4 2霍耳效应 霍耳系数 根据霍耳电势差的正负号可以判断半导体的导电类型 7 4 3回旋加速器 回旋加速器的基本原理就是利用回旋频率与粒子速度无关的性质 回旋半径 交变电场的周期 离子的最终速率 离子的动能 例 霍耳效应可用来测量血流的速度 其原理如图所示 在动脉血管的两侧分别安装电极并加以磁场 设血管直径是2 0mm 磁场为0 080T 毫伏表测出的电压为0 10mV 血流的速度多大 例2 一台用来加速氘核的回旋加速器的D盒直径为75cm 两磁极可以产生的均匀磁场1 5T 氘核的质量为3 34 10 27kg 电量就是质子的电量 求 1 所用交流电源的频率应是多大 2 氘核由此加速器射出时的能量是多少 7 4 4安培定律 一个载流子受到的洛伦兹力是 安培定律 整个导线所受的安培力 例长为的一段载流直导线放在均匀磁场中 电流的方向与之间的夹角为 求该段导线所受的安培力 解 因为载流直导线上各电流元所受的力的方向一致 所以该载流直导线所受安培力的大小为 当时 1 如果是直线电流在匀强磁场中 则安培力为 2 如果是曲线电流在匀强磁场中 则安培力为 7 4 5电磁轨道炮 轨道炮是一个在短时间内利用磁场力把抛射物加速到高速的装置 7 4 5均匀磁场对载流线圈的作用 导线和所受的磁力分别为 导线和所受的磁力分别为 对轴的力矩为 匝线圈所受力矩的大小为 载流线圈的磁矩 的方向由与的矢积决定 讨论三种情况 a 当时 线圈所受力矩为零 线圈处于稳定平衡状态 b 当时 线圈所受力矩为最大 c 当时 线圈所受力矩为零 线圈处于非稳定平衡状态 例1如图所示 一根弯曲的刚性导线载有电流 导线放在磁感应强度为的均匀磁场中 的方向垂直纸面向外 设部分是半径为的半圆 求该导线所受的合力 在段上任取一电流元 它所受安培力的大小为 的方向向下 例2边长为的正方形线圈 共有100匝 通以电流 把线圈放在磁感应强度为的均匀磁场中 问在什么位置时 线圈所受的磁力矩最大 此磁力矩等于多少 时 最大 解 例 用铅丝制作成半径R 0 05m的圆环 圆环中载
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