磁场磁感应强度课件

二、磁場:磁場磁鐵電流運動電荷產生作用於磁鐵電流運動電荷產生作用於1、定義：運動電荷周圍空間存在的一種特殊形態的物質。2、基本特性:對處於磁場中的運動電荷產生磁作用力；3、磁場方向:小磁鍼受磁力後靜止時N

極所指的方向。運動電荷之間的作用是通過磁場進行：無論電荷靜止還是運動，它們之間都存在著電相互作用，但是只有運動著的電荷之間才存在著磁相互作用。注意：

磁場磁感應強度二、磁感應強度向量:1、試探運動電荷（檢驗磁場的電荷）1)線度要小。2)本身產生的磁場可忽略。2、磁場對運動電荷的作用規律：當試探電荷q以速度v通過P

點時，實驗發現磁場對運動電荷有如下的作用規律：

當v與磁場方向在同一直線上時，q

所受的磁場力為零。1）磁場力的大小正比於運動電荷的電量;2）磁場力的大小正比於運動電荷的速率;3）磁場力隨電荷的運動方向與磁場方向之間的夾角的不同而變化。

當q

沿與磁場方向成

角的方向運動時，作用於q

上的磁場的力的大小與qvsin

成正比。即且在P點具有確定的量值。

當v

垂直磁場方向時，q

所受的磁場力最大。注意:B與F、q、v、sin

無關。方向:規定磁場中某點處小磁鍼N極所指的方向。大小：在SI中，B的單位為特斯拉(T)3、磁感應強度的定義:三、洛侖茲力：1、運動電荷在磁場中受力為:大小:方向:由右手螺旋法則判定。性質:1)洛侖茲力只改變速度方向，不改變速度大小。2)洛侖茲力對帶電粒子不做功，不改變粒子的動能。2、帶電粒子在均勻磁場中的運動：１、在均勻磁場中1）作勻速直線運動。2）作圓周運動。迴旋半徑：迴旋週期：螺線的螺距：帶電粒子在磁場中的螺旋運動廣泛用於磁聚焦、磁約束技術。3），作螺旋線運動。★迴旋加速器：粒子的動能：粒子引出的速率：原理：帶電粒子在電極狹縫中的電場中加速；在D形電極內無電場區，受洛倫茲力作圓周運動。設D形盒的半徑為R，則主要結構：金屬空心D形電極、離子源（氘核、質子、

粒子）、磁極等。重粒子加速器。美國勞倫斯等人設計的，由此獲1939年諾貝爾獎。4、應用舉例：1932年勞倫斯研製第一臺迴旋加速器的D型室我國於1994年建成的第一臺強流質子加速器，可產生數十種中短壽命放射性同位素.霍耳效應：1、現象：一金屬載流導體塊，放在均勻磁場中，當磁場方向與電流方向垂直時，則在與磁場和電流二者垂直的方向上出現橫向電勢差─霍耳效應。K為霍耳係數實驗證明：2、經典解釋：若電量為q的粒子以速率v

運動，則受磁場力為:大小：方向：豎直向上。在磁場力的作用下，帶電粒子在導體板內發生偏轉，在A、A′面上分別聚集了等量異號的電荷，從而形成霍爾電場。利用霍耳效應可以製成霍耳器件，還可以測量半導體材料的導電類型、載流子濃度和遷移率。3、應用：P

型，k>0，載流子為帶正電的空穴。1）K與載流子的濃度n有關。利用霍爾效應可以研究半導體載流子的濃度。2）K

的正負取決於載流子電荷的正負。根據K的正負，可以判斷半導體的載流子的類型。n型，k<0，載流子為帶負電的電子。§4-2電流的磁場1)長直載流導線在周圍空間某點P產生的磁感應強度B與

I成正比，與P到導線的距離r

成反比，即一、畢奧─薩伐爾定律：2)磁感應強度的疊加原理：選電流元，它在P點產生的磁感應強度為。1、畢奧─薩伐爾定律的實驗基礎：在SI中2、畢奧─薩伐爾定律：1）大小：寫成向量式：整個載流導線產生的磁感應強度：說明：1）畢—薩定律的正確性是不能用實驗驗證的。因為電流元不可能單獨存在。2）畢—薩定律的正確性是通過計算載流導體產生的與實驗測定的結果相符合而驗證的。2）方向：右手螺旋法則：右手四指由經小於1800

的角度轉向時，拇指的指向即為的方向。二、典型電流的磁場解：取坐標系如圖：方向：垂直紙面向外導線上各電流元在P點激發的磁場方向相同，則：統一積分變數取電流元I

dx，該電流元在P點產生的的大小為：[例1]求長為L，電流為I的載流直導線外P點的

。討論：將以上各式代入1）式，得：1)L>>a時,2)半無限長，無限長解：取坐標系如圖：[例2]求環形電流軸線上一點的。方向沿x軸正向由對稱性知：只有x方向的分量不為零。取電流元，該電流元在P點產生的的大小為：討論：x=0時(在圓心處)：若為半圓，則如何？[例3]求螺線管內部軸線上一點處的B。已知單位長度匝數為n，

每匝中的電流強度為I。解：取坐標系如圖。將螺線管看作無限多個緊靠的寬度為dx

的圓環組成，則每個圓環中的電流為Indx如圖，則每個電流為Indx的圓環在P點產生的dB為方向沿軸線向右無限長1、建立合適的坐標系。（一般為直角坐標系）2、選取電流元，由畢奧--薩伐爾定律寫出的大小。4、選取適當積分變數，方便計算。3、若所有同向，則；若方向不同,則先取分量。5、由