7-6,7,8磁场对运动最荷的作用,磁场对电流的作用,对平面载流线圈的作用

第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动xyzo一洛仑兹力BqFmv+qvBmFB方向：即以右手四指伸直指向.由经小于的角弯向，拇指伸直的方向就是正电荷所受洛仑兹力的方向.v1807-6磁场对运动电荷的作用磁场力（洛仑兹力）sinBqFmv洛仑兹力不对运动电荷作功,只改变电荷运动方向,不改变速度大小.第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动二运动电荷在均匀磁场中的运动RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRTπ2π20vmqBTπ21回旋半径和回旋频率7-6磁场对运动电荷的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.三回旋加速器7-6磁场对运动电荷的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动mqBπ2mqBR0v2k21vmE频率与半径无关到半圆盒边缘时mRBqE22022k回旋加速器原理图NSB2D1DO~N7-6磁场对运动电荷的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素.7-7带电粒子在电场和磁场中的运动第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动五.磁聚焦（洛仑兹力不做功）vvv//θsinvv洛仑兹力BqFvm与不垂直Bvθcosvv//qBmTπ2qBmRvqBmdhπ2cosvTv//螺距7-6磁场对运动电荷的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动应用电子光学,电子显微镜等.磁聚焦在均匀磁场中某点A发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦.0vB7-6磁场对运动电荷的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动ldISB一安培定律洛伦兹力BefvmsinmBefvsindlBI由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力.安培定律磁场对电流元的作用力BlIFddmfvsinddlBIFlId7-7磁场对电流的作用vlneSldIdsinddlBSneFv第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动SjldSnetqIvdd电流元:lnSNddtneSlneSNeqddddvvlenSlIdd第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动BlIdFd有限长载流导线所受的安培力BlIFFllddBlIFdd安培定律sinddlBIF即:磁场对电流元作用的力，在数值上等于电流元的大小、电流元所在处的磁感强度大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角的正弦之乘积,垂直于和所组成的平面,且与同向.lIdBlIdBFdFdBlIdlIdBFdBIFsinIlBF第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动ABCxyI00Bo根据对称性分析jFFy2202xFjBABIF1解sindd222FFFy1F2dF2dFlId例7-3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和半径为的圆弧导线BCA组成，电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力.IBrB二安培定律的应用rlId第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动ACxyrI1FlId0B2dFlIdo0Bsindd222FFFysindlBI00π2dsinBIrFjabBIjrBIF)cos2(02dddrl因jBabIF1由于021FFF故结论:任意形状闭合回路载流导线的平面与均匀磁场方向垂直时,载流导线不受磁场力的作用.第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动PxyoIBLFd0dd00yBIFFxxjBIlFFyBIlxBIFFlyy0ddBlIFddsindsinddlBIFFx解取一段电流元lIdcosdcosddlBIFFy结论任意平面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线所受的磁场力相同.例7-4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.BIlIddylsinddxlcosd第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动1I2Id三平行电流的相互作用电流单位”安培”的定义dIBπ2101dIBπ2202sindd2212lIBFdlIIlIBFπ2ddd11201121dIIlFlFπ2dddd21011221sin,90dlIIlIBFπ2ddd221022121B2B2dF22dlI11dlI1dF7-7磁场对电流的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动国际单位制中电流单位安培的定义在真空中两平行长直导线相距1m，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为时，规定这时的电流为1A（安培）.17mN10217mH10π4问若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？dIIlFlFπ2dddd21022111I2I1B2B2dF1dFd270AN10π4可得7-7磁场对电流的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动7-8磁场对平面载流线圈的作用1.载流线圈的磁矩nISpmmpISnISmpn若线圈有匝NnNISpm磁矩n与成右螺旋I一均匀磁场对平面载流线圈的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动nM,NO,PBBMNOPIn12lNOlMN21FF21BIlF43FF)sin(π13BIlF041iiFF3F4F1F1F2F2F2.平面载流线圈的受力分析3.磁场作用于载流线圈的磁力矩7-8磁场对平面载流线圈的作用第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动sinBISMBpBnISMmBnNISM线圈有N匝时12lNOlMNsincos1211lBIllFMB1F3FMNOPIn2F4FnM,NO,PB1F2FF1、F2对线圈产生磁力矩:第十一章稳恒磁场11–5带电粒子在电场和磁场中的运动IBRyzox例7-5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.问线圈所受的磁力矩为多少？解kRIkISpm2πiBBikBRIBpMm2π2πRIBMjBRI2π