大學物理穩(wěn)恒磁場ppt課件-在線瀏覽
2025-03-03 13:45本頁面
【正文】 ILI（ 2）正確理解安培環(huán)路定律應注意的兩點： ① 安培環(huán)流定律只是說 B的線積分值只與穿過回路的電流有關，而回路上各點的 B值則與所有在場電流有關。安培環(huán)路定理的應用利用 安培環(huán)流定理可以求某些具有特殊對稱性的電流分布 的磁場。 長直載流螺線管內(nèi)的磁場分布解：由對稱性知，內(nèi)部磁力線平行于軸線，是一均勻場。取矩形閉合回路 abcd， 按圖中規(guī)定的回路繞向積分，則有 線圈單位長度上的匝數(shù)為 n ,均勻密繞在環(huán)形管上的線圈形成環(huán)形螺線管，稱為螺繞環(huán) .當線圈密繞時，可認為磁場幾乎全部集中在管內(nèi)，管內(nèi)的磁力線都是同心圓 .在同一條磁力線上， B的大小相等，方向就是該圓形磁力線的切線方向 .計算管內(nèi)任一點 P的磁感應強度 .在環(huán)形螺線管內(nèi)取過 P點的磁力線 L作為閉合回路，則有式中 L是閉合回路的長度 .設環(huán)形螺線管共有 N匝線圈，每匝線圈的電流為 I，則閉合回路 L所包圍的電流強度的代數(shù)和為 ，得即當環(huán)形螺線管截面的直徑比閉合回路 L的長度小很多時，管內(nèi)的磁場可近似地認為是均勻的， L可認為是環(huán)形螺線管的平均長度 .所以 ① 在 SI制中 k=1167。垂直紙面向內(nèi) I與 B垂直、 F最大 I與 B平行、 F為零安培定律的積分形式 這是矢量積分。如 I1I2aCD無限長兩平行載流直導線間的相互作用力的定義 如圖、導線 C和 D載有方向相同的電流， C、 D兩導線的距離為 a 則 D上的電流元 I2dl2 受 C的電流磁場 B1的作用力 df2垂直于導線 D，方向指向 Cdf2的大小為導線上單位長度受力大小為 B1df2 I2dl2I1dl1df1B2同理，導線 C上單位長度受力大小為：方向指向導線 D。單位長度載流導線所受力為 “安培 ”的定義因真空中兩平行長直導線電流之間單位長度所受安培力的大小 規(guī)定：放在真空中兩條無限長的載流平行導線通有相等的穩(wěn)恒電流，當兩導線相距一米、每一根導線每一米長度受力 2107牛頓時，每根導線上的電流為一安培。方向垂直 導線 l向上，大小 為所以， I1作用在 l上的力方向垂直 導線 l向上，大小 為均勻磁場對載流線圈的作用磁場對載流線圈的作用如 圖 所示， 設 在磁感 應 強 度 為 B的均勻磁 場 中，有一 剛 性矩形 線 圈， 線 圈的 邊長 分 別為 l l2， 電 流 強 度 為 線圈磁矩的方向 n與磁 場 B的方向成 φ角 (線 圈平面與磁 場 的方向成 θ角， )時 ，由安培定律， 導線 bc和 da所受的安培力分 別為這 兩個力在同一直 線 上，大小相等而方向相反，其合力 為 零 .而 導線 ab和 cd都與磁 場 垂直，它 們 所受的安培力分 別為 F2和 F′2，其大小 為如 圖 (b)所示， F2和 F′2大小相等，方向相反，但不在同一直 線 上，形成一力偶 .因此， 載 流 線 圈所受的磁力矩 為式中 S＝ l1l2表示 線 圈平面的面 積 .磁力矩 M的方向由 PmB確定， 為 垂直于 B的方向向上 .也可以用積分計算(2)計 算磁力矩做功 .104 磁場對運動電荷的作用 磁場對運動電荷的作用洛侖茲力安培力的微觀本質(zhì) 安培力是運動電荷受到的磁場力的集體宏觀表現(xiàn)。洛侖茲力公式 安培定律從微觀看 ,電流為 ＋ ＩＩ＋ ＋＋ ＋＋＋＋＋所以電流元中帶電粒子數(shù) 因此 ,每個運動電荷所受磁力為 即洛侖茲力公式為 f ⊥ v 和 B所組成的平面 ,即 f恒 ⊥ v,故 洛侖茲力對運動電荷不做功。 ﹢粒子速度 v⊥ B即為螺旋線運動 ,若回轉半徑 回轉周期 螺距 這說明當同一種帶電粒子以任意角度進入均勻磁場時，只要 v∥ 相同，那么就有相同的螺距，而與 v⊥無關。 霍耳效應 實驗證明：霍耳電勢差 霍耳效應 1897年，霍耳在實驗中發(fā)現(xiàn)： 當有 電 流 I沿著垂直于B的方向通 過導 體 時 ，在金屬板上下兩表面 M， N之 間就會出 現(xiàn) 橫向 電勢 差 UH. －這就是霍耳效應。式中 RH 稱作霍耳系數(shù)② 式中 d為導體塊順著磁場方向的厚度。２、霍耳系數(shù)的微觀解釋設 在 導 體內(nèi) 載 流子的 電 量 為 q，平均定向運 動 速度 為v，它在磁 場 中所受的洛 侖茲 力大小 為如果 導 體板的 寬 度 為 b，當 導 體上、下兩表面 間 的 電勢 差 為 UM－ UN時 ， 帶電 粒子所受的 電場 力大小 為由平衡條件有則導體上、下兩表面間的電勢差為設導 體內(nèi) 載 流子數(shù)密度 為 n，于是 I＝ nqvbd，以此代入上式可得將上式與式 ()比 較 ，得霍耳系數(shù)① ＃載流子數(shù)濃度與單位體積內(nèi)的原子數(shù)是兩碼事，不同金屬有不同的自由電子數(shù) ② 利用霍耳系數(shù)的正、負可判斷半導體的類型。③ 大多數(shù)金屬的霍耳效應為負數(shù)，但有一些金屬，如 Zn,Cs (銫） ,Pb,Fe等，它們的 RH為正值，對這種現(xiàn)象只能用量子力學加以說明。106 磁介質(zhì) 磁介質(zhì)磁介質(zhì)的分類 物質(zhì)的磁化 設物質(zhì)在磁場 B0作用下產(chǎn)生磁場 B/，則空間 總磁場 相對磁導率 根據(jù) B/的方向及大小將磁介質(zhì)分類為：
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