高二物理竞赛载流线圈的力矩、磁偶极矩课件_第1页
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文档简介

1、载流线圈的力矩、磁偶极矩如上图，矩形线圈处于匀强磁场中，、边与磁场垂直，线圈平面与磁场方向夹角为 矩形线圈，对边受力大小应相等，方向相反。27-5 载流线圈的力矩；磁偶极矩速度选择器 一些电子器件和设备需要一束带电粒子以近乎相同的速度运动。这可通过使用均匀电场和均匀磁场获得，使它们排列得相互垂直。例如，电量为q的粒子穿过狭缝S1进入 指向纸面内磁感应强度B，电场强度E从阳极板指向阴极板。假如粒子以不同的速度进入，请说明该仪器如何选择一个特定的速度。洛伦兹方程AD与BC边受力大小为：AB与CD边受力大小为： AD与BC边受力在同一直线上，相互抵消。 这两个边受力不在同一直线上，形成一力偶，力臂为

2、 它们在线圈上形成的力偶矩为 用代替 ，可得到力矩为线圈面积，图中为线圈平面法向与磁场方向的夹角， 与为互余的关系若线圈为N匝，则线圈所受力偶为 实际上m=NIS为线圈磁矩的大小，力矩的方向为线圈磁矩与磁感应强度的矢量积；用矢量式表示磁场对线圈的力矩： 可以证明，上式不仅对矩形线圈成立，对于均匀磁场中的任意形状的平面线圈也成立，对于带电粒子在平面内沿闭合回路运动以及带电粒子自旋所具有的磁矩，在磁场中受到的力矩都适用。（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。 综上所述，任意形状不变的平面载流线圈作

3、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。（3）=，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。讨论：例题 氢原子的磁矩 求氢原子中电子环绕原子核运动的磁矩，假设轨道半径为0.52910-10m。 解：电子由库仑力束缚在圆轨道上转动电子的等效电流 1879年，霍耳（E. H. Hall）发现，把一载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差。称为霍耳效应，这电势差称为霍耳电势差。金属半导体 实验指出，在磁场不太强时，霍耳电势差 U与电流 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。是导体中载流子受到洛伦兹力作用而发生横向漂移的结果。实质动态平衡时：设载流子：霍耳系数：分析霍耳效应的应用2、根据霍耳系数的大小的测定， 可以确定载流子的浓度1、确定半导体的类型霍耳效应已在测量技术、电子技术、计算技术等各个领域中得到越来越普遍的应用。n型半导体载流子为电子p型半导体载流子为带正电的空穴例题 由霍尔效应求漂移速度 一个长铜片宽度1.8cm，厚度1mm，放置在1.2T磁场中。当一稳定电流1.5A流经铜片时，测得霍尔电压为1.0

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