《2021-2022学年高二物理竞赛课件：运动电荷的磁场.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：运动电荷的磁场.pptx（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、运动电荷的磁场运动电荷的磁场rPIdldSI 由毕由毕萨定律，电流元萨定律，电流元 在在P点产生点产生的磁场为的磁场为 设电流元设电流元 的横截面积为的横截面积为dS，导体内载流子数密度为，导体内载流子数密度为n,每个粒子带电量每个粒子带电量q，以速度，以速度 沿沿 的方向作运动，则的方向作运动，则I=qn dS代入代入毕毕萨萨公式中，得公式中，得M点磁感强度为点磁感强度为方向垂直两轴线联线。从上式可见两轴联线上各点的磁感强度方向垂直两轴线联线。从上式可见两轴联线上各点的磁感强度B大小和方向均相同。大小和方向均相同。答案与轴线上答案与轴线上M点位置无关点位置无关dabJOO JMB1B22)证
2、明：设证明：设N 为腔内任一点，由安培环路定理分别求得为腔内任一点，由安培环路定理分别求得上式写成矢量式上式写成矢量式从上式可见腔内各点的磁感强度从上式可见腔内各点的磁感强度B与与N点在腔内的位置无关。大点在腔内的位置无关。大小为小为1/2(0Jd)，方向与，方向与OO 垂直。即空腔内的场是均匀磁场。垂直。即空腔内的场是均匀磁场。dabJOO JMB1B2N点的磁感强度为点的磁感强度为电流元内共有个电流元内共有个ndSdl 载流子，所以载流子，所以一个运动电荷产生的磁场一个运动电荷产生的磁场就是就是:大小：大小：方向：方向：rr 运动电荷的电场线和磁感应线运动电荷的电场线和磁感应线EvBq 一
3、一个个电电荷荷q在在磁磁场场B中中以以速速度度 运运动动时时，该该电电荷荷所所受受的的磁磁场力即场力即洛仑兹力洛仑兹力为为洛仑兹力洛仑兹力大小：大小：方向：垂直于方向：垂直于()()平面平面方向方向方向方向特点：特点：不改变不改变 大小，只改变大小，只改变 方向。方向。不对不对q 做功。做功。因为洛仑兹力因为洛仑兹力 F=q Bsin =0，所以带电粒子在磁场中作，所以带电粒子在磁场中作匀速直线匀速直线运动。运动。带电粒子作带电粒子作匀速率圆周匀速率圆周运动。运动。带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中的运动 设带电粒子以初速度设带电粒子以初速度 进入匀强磁场中，分三种情况讨论：进入匀强磁场中
4、，分三种情况讨论：半径半径周期周期 此此时时带带电电粒粒子子一一方方面面以以=sin 在在垂垂直直于于B的的平平面面内内作作圆周运动圆周运动,同时又以同时又以 =cos 沿磁场沿磁场B的方向作匀速直线运动的方向作匀速直线运动 B=cos =sin 螺距螺距周期周期半径半径螺旋运动。螺旋运动。与与 有一夹角有一夹角 磁聚焦示意图磁聚焦示意图 尽尽管管在在P点点电电子子束束中中电电子子垂垂直直于于B的的速速度度各各不不相相同同,但但周周期期相相同同，所所以以它它们们散散开开在在磁磁场场中中沿沿各各自自的的螺螺旋旋线线绕绕行行一一周周后后,都都又又会会重重聚聚于于同同一一点点P。这这就就是是磁磁聚聚
5、焦焦的的基基本本原原理理。它它已已广广泛地应用于电真空器件中泛地应用于电真空器件中,特别是电子显微镜中。特别是电子显微镜中。a)磁聚焦磁聚焦应用：应用：磁约束磁约束应用于受控热核聚变应用于受控热核聚变(磁约束、磁约束、磁镜效应磁镜效应)在非均匀磁场中在非均匀磁场中,带电粒子仍作螺旋运动带电粒子仍作螺旋运动,但半径和螺距都但半径和螺距都将不断变化。将不断变化。磁约束磁约束霍耳效应霍耳效应(1)现象：现象：dIBbUfm(2)原因：原因：载流子载流子q=-e，漂移速度，漂移速度方向向上，导体上下两表面出方向向上，导体上下两表面出现现电势差电势差 U，两个表面之间的两个表面之间的电场电场EH=U/b。导体中通电流导体中通电流I，磁场，磁场 垂直垂直于于I，在既垂直于，在既垂直于I，又垂直于，又垂直于 方向出现电势差方向出现电势差 U。式中式中d是导体在磁场方向的厚度是导体在磁场方向的厚度最后得到：最后得到：载流子又会受到电场力的作用载流子又会受到电场力的作用达到稳恒状态时达到稳恒状态时:dIBbUfm 霍尔系数霍尔系数 量子霍耳效应量子霍耳效应