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2024-08-23 10:00本頁面
  

【正文】 ? ?? BqEq ??? ??? v tp d/d??二 .帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ? B???vB? f? qRmBq22s i nvv ??qBmR v?qBmRT ???? 22v mqBf?? 2? 粒子回轉(zhuǎn)周期與頻率 情況 v?? 一般情況 B?//v?vh??c o s// vv ??s invv ??帶電粒子作螺旋運(yùn)動(dòng) qBmqBmR ?s i nvv ?? ?qBmTh ?c o s2//vv ???? 磁聚焦原理 B?粒子 源 A vv ?// ?vv ??? 很小時(shí) qBmTh vv ??? 2//接收 器 A’ 發(fā)散角不太大的帶電粒子束,經(jīng)過一個(gè)周期后,重新會(huì)聚 v? 減少粒子的縱向前進(jìn)速 度,使粒子運(yùn)動(dòng)發(fā)生 “ 反射 ” ? 磁約束原理 在非均勻磁場(chǎng)中,速度方向與磁場(chǎng)不同的帶電粒子,也要作螺旋運(yùn)動(dòng),但半徑和螺距都將不斷發(fā)生變化 B?qBmqBmR ?s i nvv ?? ?f?//f??f?e?磁場(chǎng)增強(qiáng),運(yùn)動(dòng)半徑減少 強(qiáng)磁場(chǎng)可約束帶電粒子在一根磁場(chǎng)線附近 —— 橫向磁約束 ? 縱向磁約束 ??? fff ??? ////f? v?在非均勻磁場(chǎng)中,縱向運(yùn)動(dòng)受到抑制 —— 磁鏡效應(yīng) 磁鏡 線圈 線圈 B?高溫等離子體 ? 磁鏡效應(yīng)的典型應(yīng)用 受控?zé)岷司圩儗?shí)驗(yàn)研究 能約束運(yùn)動(dòng)帶電粒 子的磁場(chǎng)分布稱為磁鏡 約束 —— 磁瓶 ? 地球的磁約束效應(yīng) —— 天然磁瓶 三 .霍爾效應(yīng) 1879年 霍爾發(fā)現(xiàn)在一個(gè)通有電流的導(dǎo)體板上,若垂直于板面施加一磁場(chǎng),則板面兩側(cè)會(huì)出現(xiàn)微弱電勢(shì)差 (霍爾效應(yīng) ) Bqf m ??? ?? v橫向電場(chǎng)力 : 洛倫茲力 : 0)( ??? BqEq ??? v當(dāng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí): 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 dIBKU ab ?受力分析 dnq vl? nqdIBUab ? nqK1?BE h v? lEuhab ? Blv? (霍耳系數(shù) ) SnqI v?v?l d I B?a b qmf?E?E?Eqfe ?? ?(方向向下 ) (方向向上 ) + + + + – – – – (2) 區(qū)分半導(dǎo)體材料類型 —— 霍爾系數(shù)的正負(fù)與載流子電荷性質(zhì)有關(guān) B?+ + + + – – – – abba uu ?ab+ + + + – – – – ba uu ? 0?K0?KI Ivq?N 型半導(dǎo)體 P 型半導(dǎo)體 vq?它是研究半導(dǎo)體材料性質(zhì)的有效方法 ( 濃度隨雜質(zhì)、溫度等變化 ) B?討論 (1) 通過測(cè)量霍爾系數(shù)可以確定導(dǎo)電體中載流子濃度 四 . 運(yùn)動(dòng)電荷的電磁場(chǎng) ? qv?E?B?2004 rrqB ??? ???v?2004 rrqE ????? r?EcEB ????? ???? vv 200 1??? 高溫導(dǎo) 電氣體 B?沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分造成的 能量損耗 —— 可提高效率 特點(diǎn): 磁場(chǎng)是電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)效應(yīng) (3) 磁流體發(fā)電 一 . 磁介質(zhì)及其分類 1. 磁介質(zhì) —— 任何實(shí)物都是 磁介質(zhì) 0E? 39。 物質(zhì)的磁性 2. 磁介質(zhì)的分類 順磁質(zhì) 抗磁質(zhì) 1?r? 減弱原場(chǎng) 0BB ?1?r? 增強(qiáng)原場(chǎng) 0BB ?如 鋅、銅、水銀、鉛等 如 錳、鉻、鉑、氧等 弱磁性物質(zhì) 順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率都非常接近于 1。1B?39。B??0B?反,即產(chǎn)生一個(gè)與外場(chǎng)反向的附加磁場(chǎng) 相 抗磁質(zhì)磁化 在外場(chǎng)作用下,每個(gè)分子中的所有電子都產(chǎn)生感應(yīng)磁矩 mP??? ?? 39。 BB ??則磁介質(zhì)產(chǎn)生附加磁場(chǎng) 與外場(chǎng)方向相反 順磁質(zhì)磁化 在外場(chǎng)作用下,分子磁矩要轉(zhuǎn)向,同時(shí)每個(gè)分子中的所有電子也都產(chǎn)生感應(yīng)磁矩。39。1B??與外場(chǎng)方向相同 三 . 有磁介質(zhì)的磁高斯定理 39。d0 0?0d ???S SB ??四 . 有磁介質(zhì)時(shí)的安培環(huán)路定理 1. 束縛電流 0B?以無限長(zhǎng)螺線管為例 定義 :磁化強(qiáng)度 VPM m??? ?? 磁化強(qiáng)度越強(qiáng),反映磁介質(zhì)磁化程度越強(qiáng) 順 磁 質(zhì) 0I0ISI在磁介質(zhì)內(nèi)部的任一小區(qū)域: 相鄰的分子環(huán)流的方向相反 在磁介質(zhì)表面處各點(diǎn): 分子環(huán)流未被抵消 形成沿表面流動(dòng)的面電流 SI —— 束縛電流 VPM m???39。 順 磁 質(zhì) 0ISIa bcd?? ?? iL IlB 0d ???)39。( 00 abiNI ?? ?nMi ??? ??39。 討論 束縛電流與磁化強(qiáng)度 x?y?z?M?39。i設(shè)單位長(zhǎng)度上的束縛電流為 沿 Z方向磁化的介質(zhì)體元 )內(nèi)LIlML (39。 (普遍關(guān)系式 ) ziI ?? 39。SIP m ??? 39。39。x?y?z?M?39。 一無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線,其外包圍一層磁介質(zhì),相對(duì)磁導(dǎo)率 1?r?(2) 介質(zhì)內(nèi)外界面上的束縛電流密度 例 求 解 根據(jù)磁介質(zhì)的安培環(huán)路定理 IrHlHL ????? 2d ?? rIH ?? 2/(1) 磁介質(zhì)中的磁化強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度 r?2R1RIrH?H1HM rm )( ??? ?? r Ir ??? 2 )1(?rIHBrr ??? 200 ????由磁化強(qiáng)度與束縛電流密度的關(guān)系 nMi ??? ??39。RIMi r???? ?外界面 : 22 2)1(39。1i?39。 撤去外磁場(chǎng)后,鐵磁質(zhì)仍能保留部分磁性。 無 0B?磁化方向與 有 0B?—— 整個(gè)鐵磁質(zhì)的總磁矩為零 同向的磁疇擴(kuò)大 0B?磁化方向轉(zhuǎn)向 0B? 的方向 0B?使磁場(chǎng)大大增強(qiáng) 外場(chǎng)撤去,被磁化的鐵磁質(zhì)受體內(nèi)雜質(zhì)和內(nèi)應(yīng)力的阻礙,不能恢復(fù)磁化前的狀態(tài)。
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