ch10(20xx3改)(存儲(chǔ)版)
【正文】 v 運(yùn)動(dòng)的單個(gè)帶電量 q 的粒子在磁場(chǎng)中受到的磁 場(chǎng)力 f qB?v?f??s i n, vBqf ???s inBqf v??Bqf m ??? ?? v 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果 Xi’an Jaotong University 安培力與洛倫茲力的關(guān)系 BqNFf ??????? vddBlIF ??? ?? dd BlnSq ?? ?? dvBNq ?? ?? vdl?d IqSv?(1) 洛倫茲力始終與電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直 ,故 對(duì)電荷不 作功 f?(2) 在一般情況下 ,空間中電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)存在時(shí) ,帶電 粒子所受的力為 me ffF ??? ?? BqEq ??? ??? v tp d/d??只改變粒子的方向 ,而不改變它的速率和動(dòng)能 (3) 安培力是大量帶電粒子洛倫茲力的矢量疊加 ?說(shuō)明 Xi’an Jaotong University 例 ? v?mf??v?mf?q?v?mf?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??v?mf?Xi’an Jaotong University (1) B??//v 情況 Bqf m ??? ?? v 帶電粒子的運(yùn)動(dòng)不受磁場(chǎng)影響 0?(2) B?? ?vB?f? qRmBq22s i nvv ??qBmR v?情況 v?O R vRT ?? 2mqB?? 2νR 與 成正比 vT 與 無(wú)關(guān) vqBm?? 2它是 磁聚焦 , 回旋加速器 的基本理論依據(jù) Xi’an Jaotong University (a) 確定粒子的速度和能量。 RIr P L 解 系統(tǒng)具有軸對(duì)稱(chēng)性 , 圓周上各點(diǎn)的 B 相同 P 點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿圓周的切線方向 Rr ??L lB dc o s ? ?? L lB d rB ?? 2 I0??rIB?? 20??L lB dc o s? ?? L lB d rB ?? 2Rr ?在系統(tǒng)內(nèi)以軸為圓心做一圓周 0?0?BBRo rRIπ20?Xi’an Jaotong University RI 例 無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱體的磁場(chǎng) 解 1） 對(duì)稱(chēng)性分析 2） 選取回路 Rr ?IrB 0π2 ??rIBπ20??IRrlBRrl 220 ππd0 ????? ? ??IRrrB220π2 ??20π2 RIrB ??IlBl 0d ???? ?? I B?dId. B?RLrB?Xi’an Jaotong University ,0 Rr ??,Rr ?20π2 RIrB ??rIBπ20??RIRIπ20?BRo r 的方向與 成右螺旋 B? IXi’an Jaotong University 例 求無(wú)限長(zhǎng)載流螺線管內(nèi)外的磁場(chǎng)分布。r??d??????LL rrIlB ?? d2d0?? I0???1dl?I 1B?2B?2dl?101 2 rIB???1r?2r?L202 2 rIB???lBlB ???? dd 21 ???對(duì)一對(duì)線元來(lái)說(shuō) 2211 c o sdc o sd ?? lBlB ??2201102d2drIrrIr???????? 0??d環(huán)路不包圍電流 ,則磁場(chǎng)環(huán)流為零 若環(huán)路方向反向 , 情況如何？ 若環(huán)路中不包圍電流的情況？ Xi’an Jaotong University kII ~1nk II ~1?—— 在環(huán)路 L 中 —— 在環(huán)路 L 外 L1I2IiI1?kInIkI? ?? ??? L iL lBlB ???? dd則磁場(chǎng)環(huán)流為 ? ? ?? L i lB ?? d 010 ?? ??ki iI? 內(nèi)）LIki i (10 ??? ?磁感應(yīng)強(qiáng)度沿一閉合路徑 L 的線積分 , 等于路徑 L 包圍的電流強(qiáng)度的代數(shù)和的 0? 倍 ?? ?? iL IlB 0d ???安培環(huán)路定理 推廣到一般情況 Xi’an Jaotong University (1)積分回路方向與電流方向呈右螺旋關(guān)系 滿足右螺旋關(guān)系時(shí) 0?iI 反之 0?iI(2)磁場(chǎng)是有旋場(chǎng) ? ?L lB ?? d —— 不代表磁場(chǎng)力的功 , 僅是磁場(chǎng)與 電流的關(guān)系 —— 電流是磁場(chǎng)渦旋的軸心 (4)安培環(huán)路定理只適用于閉合的載流導(dǎo)線 ,對(duì)于 任意設(shè)想的一段載流導(dǎo)線不成立 (3)環(huán)路上各點(diǎn)的磁場(chǎng)為所有電流的貢獻(xiàn) ?討論 Xi’an Jaotong University 安培環(huán)路定理的應(yīng)用 例 求無(wú)限長(zhǎng)圓柱面電流的磁場(chǎng)分布。bIBlF ? 方向向右 在有限過(guò)程中 , 磁力所作的功 )()( abI B labFA ??SIB ?? ??I?安培力所做的功等于電流強(qiáng)度乘以導(dǎo)線所掃過(guò)的磁通量 2. 磁力矩對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)載流線圈的功 BpM m ??? ??在一元過(guò)程中 , 磁力矩所作的功 ?s i nI SBM ?Xi’an Jaotong University ?? ds i nd B I SA ?? 負(fù)號(hào)表示在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁力矩對(duì)載流線圈做負(fù)功 )( c o sdd ?B I SA ? )c o s(d ?BSI? mI ?d?在一有限過(guò)程中 , 磁力矩所作的功 ?? 21 d?? ?I??? 21 ds i n?
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