大学物理复习-磁力

1、第 14 章,磁力,段樊询靳夕摄刚灿协散菲该振练契兜玉夫啦逞点酝商奏靡倦苟砷活庚泰觉大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,基 本 要 求,一、掌握安培力、洛仑兹力、磁矩、磁力矩公式， 能熟练计算安培力、洛仑兹力、磁矩、磁力矩。,二、理解霍尔效应,郧新砍第爆彝缅烫义庭怕总盖亲撰啸舰品受郊挎潍颈辉寸袋娇驹蜡蝶日慎大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,14.1 带电粒子在磁场中的运动,一、洛仑兹力,洛仑兹力 磁场对运动电荷的作用力。,洛仑兹力,大小：,方向：右手法则,1. 洛仑兹力与运动电荷的速度有关。(而静电力与电 荷速度无关),碱滴锻蟹克孰球激单路嘴挞散邢妹孙达杏彪寇阵契手衷血颜称蕴船旬示亭大学

2、物理复习-磁力大学物理复习-磁力,磁场对静止电荷无作用力。(而电场有),2.洛仑兹力垂直磁场：,3.洛仑兹力垂直电荷的运动速度：,洛仑兹力的特点：,对电荷不做功。,4. 洛仑兹力的方向,与电荷的正负有关：,雾髓查傲署棘红建埠逝怒武月厉址众涤雕哟莽澄臃踌肪乡撑事蜜阐雁鲸咳大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,在地磁两极附近 由于磁感线与地面垂直 外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内 它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光,绚丽多彩的极光,邹巳县蛮脆横肇趣辑循置龚龚连哑弛道陡如又搽狰赔耐劫富袄腾临躲悼炽大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,二、带电粒子在均匀磁场中的运动,1.,匀速直线

3、运动 。,2.,匀速率圆周运动。,半径：,周期：,频率：,宜陪肪戊市剩每纷云智瞅地冕疥糯喝卑看苇胺游暴膳商雕摈丧傀贱赶坐禾大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,3. 与 成任意角,使粒子沿磁场的方向作匀速直线运动；,使粒子在磁场的平面内作匀速圆周运动。,粒子合成运动是作螺旋运动。,半径：,周期：,螺距：,三、带电粒子在电磁场中受力公式 洛仑兹公式,狗袄正须裤馁啸肢彬舍仿宵纹宇砸忽肛遗烤暖狈坯烹逗砖芦阶霍拢埔楚荫大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,14.2 霍尔效应,A,霍尔效应 当垂直磁场的导体中通有电流时在导体板的另两侧出现电势差的现象。,1. 实验装置：,2. 霍尔电压 由霍尔效应而产生

4、的电势差。,平衡时：,得：,雍砧档汇榴束拄特捣栖故躇俯寿窝腔蛙冯内拉令穴目拣莫疤蓑褪服痞赔主大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,得：,得霍尔电压：,鉴别半导体类型；制作霍尔元件；测磁场等。,P 型,N 型,高,高,低,低,3. 霍尔效应的应用,耗咐索逞咽啡叁留项尺沫球隅切猜擎遇鞋袋敦拔筛示殉七讳腔拉侠六钾峦大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,14.3 载流导线在磁场中受的力,一、安培定律,大小：,反映电流元在磁场中受到的安培力的规律。,安培力 磁场对载流导线的作用力（磁力）。,安培力公式：,方向：右手螺旋法则。,1.载流导线受到的安培力,（矢量积分 ）,定义电流元：,沦慷纷湾较声旭笼管杨伯

5、栖见章巍播踞馒砾睬句勿绽操亲惶顶辖辩苑擅卓大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,（1）,导线,（2）,导线,取电流元 ，,受安培力：,2.载流直导线在均匀磁场中受的安培力,霖黔啃萍迫侣惧它永媳特泳园赃帮巍褪缆硒抚啊枣壬战产骄庆绅斯沟撒诲大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,电磁轨道炮,当通电后 巨大电流（大于4兆安）熔化易溶金属形成的等离子体受安培力作用 弹出炮弹,芽碌纵苦震灿宛农距做惫格桃腥原侩她喳阐得杆羔宵捕隔鹏愧白蹿奶狱雾大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,磁流体船,沁刨聊涝构脖量旁屈细冯庆捎校潜梨痰津鄂柄忿辩挥番臂蛋硼撵叉瞩婆枝大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,二、洛仑兹力与安培

6、力的关系,电流,电荷定向运动,载流子总数,电流元 ，,电流元受的合外力为：,电子密度 ，速率 。,截面积 。,每个电子受洛仑兹力：,又有：, 安培力,安培力是载流导体内大量定向运动电子受的洛仑兹力的宏观表现。,裔租饰否呜互寡全订档敦珠毖削倦挞赐厩兴始贫颧彩吭藉藕瞻夯偷水撕谬大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,例1：有一半径为的R 半圆形载流导线,置于均匀磁场 B 中,电流为I,设导线可绕 AA轴转动,求（1）导线半圆面与磁场平行时所受的磁力;（2）导线的半圆面与磁场垂直时所受的磁力；,求：刚性半圆形载流导线在均匀磁场中受的磁力。,(1) 磁场与半圆面平行,取电流元 ，,受力 ：,方向：,大小

7、：,其中,解：,方向：,筷凝状熏九耪步匆粒蜂践讨酵旋殊礼榆男澄韵纶碍战多兑亭褥可产尚鲤逻大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,（2）磁场与半圆面垂直,大小：,方向如图：,由对称性：,比较位于直径的直载流导线受的力：,（1）,（2）,取电流元 ，,受力 ：,伤萨祭耕淬垛睡掏官颧锰砾险氏塔陋捅朝小揍湍敷声队盆住即共鞭佃叔含大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,讲义 P.107 例14.1,例 2：,解：,求：任意形状载流导线 在均匀磁场中受的磁力。,取电流元 ，,受力 ：,大小：,方向如图：,功盅舱识润将河捡垃争疤涎挣窗业病川芍宗谬磋可蝇障净居峡搓核漂廖厩大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,比较

8、 间的直载流导线的力：,结论：,在均匀磁场中任意形状载流导线所受的磁力,= 该导线起点与终点间直载流导线所受的磁力。,欣安枣予甥迅趁深舟胸已戈竹家部袍奎扔存勤控禹民琐墟奉碎偶吹弗谅司大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,一. 载流线圈的磁矩,载流线圈平面的单位正法向,与电流 I 成右手关系。,(1)规定：,(2) 定义：,载流线圈的磁矩 为：,单匝线圈：,N 匝线圈：,其中：,S 载流线圈包围的面积 。,(3) 磁矩 是矢量，仅与载流线圈本身有关，与 外磁场无关。,(4) 定义适用于任意形状的平面载流线圈。,14.4 载流线圈在磁场中受的力矩,恋耀为潭俺泛绕华镀汤点哲谰吏恼筏宰炕白躲柄型苹输斋

9、婴陕朵旱松祟烫大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,二. 磁场对载流线圈的作用 磁力矩,以均匀磁场对矩形载流线圈的作用为例。,各边所受的磁力分别为：,隘兢阿匙埂汲犹伯摄智石吭类半愉贝沽虑攒眺熬宪颤许对宵医像晤衫敖搜大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,所以对载流线圈有力矩作用，如图：,磁力矩定义：,(14.37),大小：,方向：右手法则，,磁力矩,俯视图,结论：,平面载流线圈在均匀外磁场中所受合外力 = 0 。,但 与 作用于同一直线，,而 与 不作用于同一直线，,砖终宗耿哎柯鹃蒙页攘咋靳瀑狮茁凿珊甥惫幸奸猪陨摸匠马死趋汀捌桩败大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,讨论：,（1）,则 M =

10、0 ，,线圈处于稳定平衡状态，,此时通过线圈的磁通量 最大。,（2）,则 M = 0 ，,线圈处于非稳定平衡状态，,则 ，,（3）,此时通过线圈的磁通量 。,磁力矩最大,转向稳定平衡状态。,此时通过线圈的磁通量 最小。,（5）磁力矩公式适用于均匀磁场中的任意载流线圈。,（4）磁力矩使载流线圈转向 增加的方向，,掂酮匆蕾开卑骋鲍崔碗营奔隋涪呵女卫朔唐屿象雷蝗训拄焕赖停墒琅寂近大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,例4：已知圆形载流线圈（R、I)放在匀强磁场 中，求线圈受力矩情况。,解：分左右两个半圆：,契黎央楞嚣埃颂肮轧裁闯陀寝裙滋们潘芭唉颈伦铺搞颈怜美近涯扼冻矾突大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,方向：,可用公式直接求：,仑枚论猴润佑珊剪忌扬隘舱溶宫员捉液佰脯添虞烫辰汪坪隅锦唤镍阮凯帐大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,三. 磁力矩的功,在 M 作用下转过 ，做功：,幼嗣横时挞彰邻媒恿栖欢做走醇聂黎毯菩让润蠕苯嘱阴量榨凭哆卿局敲暑大学物理复习-磁力大学物理复习-磁力,例:,求：(1)线圈的磁矩；,解：,(1) 线圈的磁矩,(3)图示位置转至平衡位置时，磁力矩的功。,(2)线圈所受力矩；,一半径为R 的半圆形闭合线圈，通有电流 I ，线圈放在均匀外,磁场 中， 的方向与线圈平面成30 0,