21第二十一讲、洛伦茨力和安培力.ppt

* * 磁场对运动电荷和载流导线的作用 一 洛伦兹力 + §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 方向：与 构成右手螺旋关系，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向. 洛仑兹力的方向始终垂直于速度。洛仑兹力只改变电荷速度方向，不改变速度大小，因此不能作功。 带电粒子进入磁场后，动能不会改变。 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？ 不作功，改变粒子运动方向 与正电荷所受的洛仑兹力方向相反 §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 二、 带电粒子在磁场中的运动 粒子做直线运动 2 . 回旋半径和回旋频率 §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 频率与半径无关 到半圆盒边缘时 回旋加速器原理图 N S B O ~ N §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 在匀强磁场中，电子以速率v=8.0×105m/s作半径R=0.5cm的圆周运动.则磁场的磁感应强度的大小B= . 练习2 3. 磁聚焦 （洛仑兹力不做功,只改变运动电荷的方向） 洛仑兹力 与 不垂直 螺距 §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 霍 耳 效 应 §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 三. 霍耳效应 I 霍耳电压 霍耳系数 + + + + + + - - - - - §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 P型（空穴型）半导体：半导体中有少量可以自由移动的正电荷，在半导体材料硅或锗晶体中掺入三价元素杂质可构成缺壳粒的P型半导体， N型（电子型）半导体：半导体中有少量可以自由运动的电子，掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N形半导体。 §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 I + + + + - - - P 型半导体 + - 霍耳效应的应用 2）测量磁场 霍耳电压 1）判断半导体的类型 + + + - - - N 型半导体 - I + - §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 按玻尔的氢原子理论，电子在以质子为中心、半径为r的圆形轨道上运动．如果把这样一个原子放在均匀的外磁场中，使电子轨道平面与垂直，如图所示，则在r不变的情况下，电子轨道运动的角速度将： (A) 增加． (B) 减小． (C) 不变． (D) 改变方向． 练习2 A、B两个电子都垂直于磁场方向射入一均匀磁场而作圆周运动。A电子的速率是B电子的两倍。设RA，RB分别为A电子与B电子的轨道半径；TA和TB分别为它们各自的周期，则 (A) RA:RB=2, TA:TB=2 (B) RA:RB=1/2, TA:TB=1 RA:RB=1, TA:TB=1/2 (D) RA:RB=2, TA:TB=1 练习5 安培力 电流元在磁场中受到的磁力 长为 L 的一段载流导线受到的磁力: 此即安培定律的数学表示式 五 安 培 力（安培定律也是实验结论） §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 大小 方向 右手螺旋 ? B 1、载流直导线在均匀磁场中 × 取电流元 受力大小 方向 积分 结论 方向 §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 a 2.两平行电流的相互作用力 导线1单位长度上 上所受的磁力为 电流单位“安培”的定义：见P232 电流元 所受安培力 P L 解 取一段电流元 结论 任意载流导线在均匀磁场中所受的力 , 与其始点和终点相同的载流直导线所受的磁场力相同. 例 1 求 如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知 和 . §6-5 磁场对运动电荷和载流导线的作用 在均匀磁场B中，圆弧形载流导线如图放置，流过的电流为I，半径为R，则导线所受的安培力的大小和方向 练习1 A B C o 解 例 2 如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直 .回路由直导线 AB