關于磁場對運動電荷的作用第1頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五當帶電粒子沿磁場方向運動時:

當帶電粒子的運動方向與磁場方向垂直時:一、

帶電粒子在磁場中運動1.洛倫茲力第2頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

一般情況下，如果帶電粒子運動的方向與磁場方向成夾角時。大?。悍较颍?/p>

的矢積方向

洛倫茲力洛倫茲力速度v與磁感應強度B之間夾角第3頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

設有一均勻磁場，磁感應強度為，一電荷量為、質量為的粒子，以初速進入磁場中運動。（1）如果與相互平行粒子作勻速直線運動。（2）如果與垂直粒子作勻速圓周運動。2.帶電粒子在磁場中的運動第4頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

回旋半徑和回旋頻率第5頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五（洛侖茲力不做功）洛侖茲力

與不垂直螺距第6頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

應用1：磁約束用于受控熱核反應中如果在一長直圓柱形真空室中形成一個兩端很強，中間較弱的磁場，那么兩端較強的磁場對帶電粒子起著阻塞的作用，它能迫使帶電粒子局限在一定的范圍內往返運動，這種裝置稱為磁塞。由于帶電粒子在兩端處的這種運動好像光線遇到靜面反射一樣，故又叫磁鏡。電磁場控制帶電粒子運動的實例第7頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五hB螺距d與v⊥無關，只與v//成正比，若各粒子的v//相同，則其螺距是相同的，每轉一周粒子都相交于一點，利用這個原理，可實現(xiàn)磁聚焦。應用2.磁聚焦第8頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五應用3.霍耳效應

霍耳效應是1879年美國物理學家霍耳（EdwinHall）研究載流導體在磁場中導電的性質時發(fā)現(xiàn)的一種電磁效應。他在長方形導體薄片上通以電流，沿電流的垂直方向加磁場，發(fā)現(xiàn)在與電流和磁場兩者垂直的兩側面產(chǎn)生了電勢差。后來這個效應廣泛應用于半導體研究。1.實驗：霍耳效應第9頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五霍耳效應第10頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五I霍耳電壓++++

+

+-----RH稱為霍耳系數(shù)，僅與材料有關。第11頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

導體中載流子的平均定向速率為v，則受到洛侖茲力為qvB，上下兩板形成電勢差后，載流子還受到一個與洛侖茲力方向相反的電場力qEH，二力平衡時有：霍耳效應I++++

+

+----2分析原因

EH霍耳電場

霍耳電壓第12頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

為了消去vd

,設載流子濃度為n，則電流強度與載流子定向速率的關系為：霍耳效應霍耳系數(shù)霍耳電壓與導體厚度成反比第13頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五I++++---P型半導體（載流子是正電荷）+-3.霍耳效應的應用2）測量磁場霍耳電壓1）判斷半導體的類型+++---N型半導體（載流子是負電荷）-I+-第14頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五1.一銅條置于均勻磁場中，銅條中電子流的方向如圖所示．試問下述哪一種情況將會發(fā)生？

(A)在銅條上a、b兩點產(chǎn)生一小電勢差，且Ua>Ub

(B)在銅條上a、b兩點產(chǎn)生一小電勢差，且Ua<Ub

(C)在銅條上產(chǎn)生渦流．

(D)電子受到洛倫茲力而減速．

答案A隨堂小議第15頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五2.截面積為S，截面形狀為矩形的直的金屬條中通有電流I．金屬條放在磁感強度為B的勻強磁場中，B的方向垂直于金屬條的左、右側面(如圖所示)．在圖示情況下金屬條的上側面將積累____________電荷，載流子所受的洛倫茲力fm=______________．

(注：金屬中單位體積內載流子數(shù)為n)負IB/(nS)第16頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五3.有半導體通以電流I，放在均勻磁場B中，其上下表面積累電荷如圖所示．試判斷它們各是什么類型的半導體？np第17頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五§7-7磁場對載流導線的作用一、安培定律放置在磁場中的載流導線要受到磁力的作用，這個力叫安培力。1.安培力第18頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五192.安培定律電流元受力第19頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

由于自由電子與晶格之間的相互作用，使導線在宏觀上看起來受到了磁場的作用力.

安培定律

磁場對電流元的作用力

電流元和磁感應強度之間的夾角大小第20頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五21二.載流導線在磁場中受到的磁場力（1）均勻場、直導線情況第21頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五1.在均勻磁場中受的磁力IlII第22頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五Rxy根據(jù)對稱性分析

例1

通有電流I的半圓形導線,半徑為R,放在均勻磁場中,求磁場作用于半圓形導線上的力.第23頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五Rxy方向向上第24頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五PL解取一段電流元例2

求如圖不規(guī)則的平面載流導線在均勻磁場中所受的力，已知和.第25頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

結論任意平面載流導線在均勻磁場中所受的力,與其始點和終點相同的載流直導線所受的磁場力相同.Pl第26頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五1.如圖，一根載流導線被彎成半徑為R的1/4圓弧，放在磁感強度為B的均勻磁場中，則載流導線ab所受磁場的作用力的大小為____________，方向___________．

沿y軸正向隨堂小議第27頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五2.有一半徑為a，流過穩(wěn)恒電流為I的1/4圓弧形載流導線bc，按圖示方式置于均勻外磁場中，則該載流導線所受的安培力大小___________．a(chǎn)IB第28頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五2.載流導線在非均勻磁場中受的磁力例1通有電流Ｉ1無限長的載流直導線，與長度為b的通有電流Ｉ2CD導線共面且垂直，相對位置如圖所示。求導線CD受的磁力．I1I2x0xdx解第29頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五解無限長的載流直導線與CD導線平行放置I1I2a方向向左第30頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五x0解無限長的載流直導線與CD導線斜向放置I1I2adxx方向第31頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五1．如圖，無限長直載流導線與正三角形載流線圈在同一平面內，若長直導線固定不動，則載流三角形線圈將

(A)向著長直導線平移．

(B)離開長直導線平移．

(C)轉動．

(D)不動．隨堂小議答案A第32頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五2.把輕的正方形線圈用細線掛在載流直導線AB的附近，兩者在同一平面內，直導線AB固定，線圈可以活動．當正方形線圈通以如圖所示的電流時線圈將(A)不動．(B)發(fā)生轉動，同時靠近導線AB．(C)發(fā)生轉動，同時離開導線AB．(D)靠近導線AB．(E)離開導線AB．答案D第33頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

設任意形狀的平面載流線圈的面積S，電流強度I，定義：線圈的磁矩三、

載流線圈在均勻磁場中受的磁力矩1.磁場作用于載流線圈的磁力矩

載流線圈的空間取向用電流右手螺旋的法向單位矢量描述。I第34頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五MN與OP邊受力大小為：MO與NP邊受力大小為：OMNPI

M,N

O,PMNPO矩形線圈為線圈面法線方向與磁感強度之間夾角

第35頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五磁場作用在線圈上總的力矩大小為：磁場對載流線圈的作用

M,N

O,P線圈有N匝時力臂

第36頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五（1）上式不僅對矩形線圈成立，對于均勻磁場中的任意形狀的平面線圈也成立。磁場對載流線圈的作用

M,N

O,P大小注意（2）磁矩

與磁力矩

兩概念不要混淆第37頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五穩(wěn)定平衡討論1）方向與相同第38頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五力矩最大2）方向與垂直B第39頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五不穩(wěn)定平衡3）方向與相反第40頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五

任意形狀不變的平面載流線圈作為整體在均勻外磁場中，合力矩使線圈的磁矩轉到磁感應強度的方向。

方向與相同第41頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五1.半徑分別為R1和R2的兩個半圓弧與直徑的兩小段構成的通電線圈abcda(如圖所示)，放在磁感強度為B的均勻磁場中，平行線圈所在平面．則線圈的磁矩為___________

，線圈受到的磁力矩_______

．隨堂小議第42頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五2.如圖，半圓形線圈(半徑為R)通有電流I．線圈處在與線圈平面平行向右的均勻磁場中．線圈所受磁力矩的大小為__________，方向為____________．把線圈繞OO‘軸轉過角度____________時，磁力矩恰為零．

在圖面中向上第43頁，共48頁，2022年，5月20日，14點12分，星期五3．如圖，勻強磁場中有一矩形通電線圈，它的平面與磁場平行，在磁場作用下，線圈發(fā)生轉動，其方向是

(A)ab邊轉入紙內，cd邊轉出紙外．

(B)