大学物理第11章电流和恒磁场-2.ppt

作业 11-14，11-15 作业 11-18 作业 11-21 作业 11-24，11-26 线圈有N匝时 M N O P I M,N O,P 结论: 均匀磁场中，任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力和力矩为 与 成右螺旋 磁矩 上述结论具有普遍意义，同样适用于带电粒子沿任意闭合回路的运动或自旋磁矩在磁场中受的力矩） 。 I B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I B B + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I 稳定平衡 不稳定平衡 讨 论 1） 方向与 相同 2）方向相反 3）方向垂直 力矩最大 I R Q J K P o 例1 如图半径为0.20m，电流为20A，可绕轴旋转的圆形载流线圈放在均匀磁场中 ，磁感应强度的大小为0.08T，方向沿 x 轴正向.问线圈受力情况怎样？ 线圈所受的磁力矩又为多少？ 解 把线圈分为JQP和PKJ两部分 以 为轴， 所受磁力矩大小 I R Q J K P o 另法： 四、磁力的功 1.载流导线在磁场中运动时磁力所做的功 . 2.载流线圈在磁场中转动时磁力矩所做的功 + . . 磁矩与磁场的相互作用能 §11-6 带电粒子在磁场的运动 一. 洛仑兹力和粒子的运动方程 广义洛仑兹力: 电场力 磁场力（洛仑兹力） 磁场对运动电荷的作用 特点： 不改变 大小， 只改变 方向. 不对 做功. 大小： 方向：垂直于 （ ） 平面 方向 方向 练习： 求 相互作用洛仑兹力的大小和方向 磁场 二、 带电粒子在匀强磁场中的运动 匀速 直线 运动 匀强电场 匀强磁场 与 夹角 与 夹 角 匀速率圆周运动 等螺距螺旋线运动 匀变速 直线运动 类平抛 类斜抛 例 1: 一质子沿着与磁场垂直的方向运动, 在某点它的速率为 . 由实验测得这时质子所受的洛仑兹力为 .求该点的磁感强度的大小. 解 由于 与垂直 ，可得 问: 1）洛仑兹力作不作功？ 2）负电荷所受的洛仑兹力方向？ 质谱分析： 谱线位置：同位素质量 谱线黑度：相对含量 三、带电粒子比荷的测定 滤速器： a）质谱仪 b）磁聚焦 具有轴对称性的磁场对电子束说来起着透镜的作用 磁透镜 电子显微镜 开创物质微观结构研究的新纪元。 均匀磁场，且 很小： 带电粒子作不同半径的螺旋线运动，螺距 h 近似相等，带电粒子经过距离h又重新汇集——磁聚集。 光学显微镜分辨率的理论极限： 1933年电子显微镜分辨率： 扫描透射电子显微镜分辨率： 可以直接观察原子。 透射电子显微镜 电子显微镜下 淋巴细胞的超微结构 c）磁约束 [例] 受控热核聚变（磁约束、惯性约束） 惯性约束：应用于激光核聚变。即依赖核燃料自身惯性来约束，用高能脉冲激光激发核燃料（氘、氚丸），在其飞散前（～10－10s）完成热核反应。 横向： 在强磁场中可以将离子约束在小范围。 磁约束：用磁场将高温等离子体约束在一定空间区域。 准稳态环形磁约束热核聚变实验装置 －－－中国环流器1号（四川乐山585所） 纵向：非均匀磁场。 磁瓶：离子在两磁镜间振荡。 I I 反射— 磁镜 d 回旋加速器 用于产生高能粒子的装置，其结构为金属双 D 形盒，在其上加有磁场和交变的电场。将一粒子置于双 D形盒的缝隙处，在电场的作用下，能量不断增大，成为高能粒子后引出轰击靶. ~ 劳伦斯（1901－1958）：美国物理学家，因为发明和发展了回旋加速器，以及用它得到人工放射性元素获得1939年诺贝尔物理奖。 右图是真空室直径为10.2cm的第一台回旋加速器。 历史之旅 目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。 世界第二大回旋加速器在欧洲加速中心，加速器分布在法国和瑞士两国的边界，加速器在瑞士，储能环在法国。产生的高能粒子能量为280亿电子伏特。 欧洲核子研究中心 CERN 座落在日内瓦郊外的加速器：大环是直径8.6km的强子对撞机，中环是质子同步加速器。 I R 作积分环路并计算环流 如图 利用安培环路定理求 作积分环路并计算环流 如图 利用安培环路定理求 I R 结论：无限长载流圆柱导体。已知：I、R 讨论：长直载流圆柱面。已知：I、R r R O 电场、磁场中典型结论的比较 外 内 内 外 长直圆柱面 电荷均匀分布 电流均匀分布 长直圆柱体 长直线 练习：同轴的两筒状导线通有等值反向的电流I, 求 的分布。 已知：I、n 单位长度导线匝数 分析对称性 管内磁力线