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1、一一 带电粒子在电场和磁场中所受的力带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力电场力磁场力磁场力（洛仑兹力洛仑兹力）+运动电荷在电运动电荷在电场和磁场中受的力场和磁场中受的力 方向：即以右手四指方向：即以右手四指 由经小于由经小于 的角弯向的角弯向 ，拇指的指向就是正电荷所受，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向洛仑兹力的方向.14.1 带电粒子在磁场中所受的力带电粒子在磁场中所受的力第1页/共41页二 带电粒子在磁场中运动举例1.回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率第3页/共41页2.电子的反粒子电子的反粒子 电子偶电子偶显示正电显示正电子存在的子存在的云室照片云室照片及其摹描及其摹描图图铝板铝
2、板正电子正电子电子电子1930年狄年狄拉克预言拉克预言自然界存自然界存在正电子在正电子第4页/共41页3.磁聚焦磁聚焦（洛仑兹力不做功）洛仑兹力 与与 不垂直不垂直螺距第5页/共41页 应用应用 电子光学电子光学,电子显微镜等电子显微镜等.磁聚焦磁聚焦 在均匀磁场中某点在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相发射一束初速相差不大的带电粒子差不大的带电粒子,它们的它们的 与与 之间的夹角之间的夹角 不尽相同不尽相同,但都较小但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋这些粒子沿半径不同的螺旋线运动线运动,因螺距近似相等因螺距近似相等,经过一个周期，都相交于经过一个周期，都相交于屏上同一点屏上同一点,此现象称之
3、为磁聚焦此现象称之为磁聚焦.第6页/共41页7 磁瓶磁瓶 用两个电流方向相同的线圈产用两个电流方向相同的线圈产生一个是间弱两端强的磁场。生一个是间弱两端强的磁场。磁约束磁约束 地球的磁场具有两端强中间弱现象。地球的磁场具有两端强中间弱现象。“范艾伦辐射带范艾伦辐射带”。磁镜磁镜 非均匀磁场中，速度方向与磁场不同，非均匀磁场中，速度方向与磁场不同，半径与螺距都不断发生变化半径与螺距都不断发生变化第7页/共41页8什么引起这种壮观的美景？什么引起这种壮观的美景？第8页/共41页9 当巨大的太阳爆发更多的高能电子和质子当巨大的太阳爆发更多的高能电子和质子射入辐射带时，它们与空气的原子和分子碰撞，射入
4、辐射带时，它们与空气的原子和分子碰撞，引起空气发光。引起空气发光。J J就是极光就是极光下垂到约下垂到约100100公公里高度的光幕。里高度的光幕。绿色由氧原子发出，淡红色由氮分子发出，但是这个光通常太暗淡，以致我们只看到白光。第9页/共41页.+-A AK+dL.三三 带电粒子在电场和磁场中运动举例带电粒子在电场和磁场中运动举例1.电子比荷的测定电子比荷的测定速度选择器速度选择器第10页/共41页2.质谱仪质谱仪7072 73 74 76锗的质谱.+-速度选择器速度选择器照相底片照相底片质谱仪的示意图第14页/共41页3.回旋加速器回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的年劳伦斯研
5、制第一台回旋加速器的D型室型室.此加速器可将质子和氘核加速到此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，的能量，为此为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.第15页/共41页频率与半径无关频率与半径无关到半圆盒边缘时到半圆盒边缘时回旋加速器原理图NSBON第16页/共41页 我国于我国于1994年建年建成的第一成的第一台强流质台强流质子加速器子加速器，可产生，可产生数十种中数十种中短寿命放短寿命放射性同位射性同位素素.第17页/共41页霍 耳 效 应14.2 霍耳效应霍耳效应第19页/共41页I霍耳电压霍耳电压霍耳系数+-第20页/共41页 量子霍尔效应量子霍尔效应（
6、1980年）年）霍耳电阻霍耳电阻 半导体在极低温度下和强磁场中半导体在极低温度下和强磁场中第21页/共41页I+-P 型半导体型半导体+-霍耳效应的应用2）测量磁场测量磁场霍耳电压霍耳电压1）判断半导体的类型判断半导体的类型+-N 型半导体-I+-第22页/共41页S一一 安安 培培 力力洛伦兹力洛伦兹力 由于自由电子与晶格之间的相互作用，使导线在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14.3 14.3 载流导线在磁场中受的磁力载流导线在磁场中受的磁力 第23页/共41页 有限长载流导线有限长载流导
7、线所受的安培力所受的安培力 安培定律安培定律 意义意义 磁场对电流元作用的力磁场对电流元作用的力，在数值上等，在数值上等于电流元于电流元 的大小的大小、电流元所在处的磁感强度、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大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角 的正弦的正弦之乘积之乘积,垂直于垂直于 和和 所组成的平面所组成的平面,且且 与与 同向同向.第24页/共41页ABCo根据对称性分析根据对称性分析解解 例例 1 如图一通有电流如图一通有电流 的闭合回路放在磁感应强的闭合回路放在磁感应强度为度为 的均匀磁场中，回路平面与磁感强度的均匀磁场中，回路平面与磁感强度 垂直垂直.回
8、路由直导线回路由直导线 AB 和半径为和半径为 的圆弧导线的圆弧导线 BCA 组成组成，电流为顺时针方向电流为顺时针方向,求磁场作用于闭合导线的力求磁场作用于闭合导线的力.第25页/共41页ACoB因因由于由于故故第26页/共41页PL解解 取一段电流元取一段电流元 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导线所受的磁场力相同.例例 2 求求 如图不规则的平如图不规则的平面载流导线在均匀磁场中所受面载流导线在均匀磁场中所受的力，已知的力，已知 和和 .由于由于 ，第27页/共41页 M,N O,PMNOPI一一 磁场作用于载流线圈的磁力矩磁场作用于载流线圈的磁力矩
9、如图如图 均匀均匀磁场中有一矩形载流线圈磁场中有一矩形载流线圈MNOP14.4 载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩俯视图俯视图第31页/共41页线圈有线圈有N匝时匝时MNOPI M,N O,P第32页/共41页 结论结论:均匀均匀磁场中，任意形状磁场中，任意形状刚刚性闭合性闭合平面平面通电线圈所受的力和力矩为通电线圈所受的力和力矩为与与 成成右右螺旋螺旋 磁矩磁矩第34页/共41页 两无限长平行载流直导线间的相互作用两无限长平行载流直导线间的相互作用14.5 平行载流导线间的相互作用力平行载流导线间的相互作用力第38页/共41页 国际单位制中国际单位制中电流单位安培的定义电流单位安培的定义 在真空中两平行长直导线相在真空中两平行长直导线相距距 1 m，通有大小相等、方向相通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为上的吸引力为 时，时，规定这时的电流为规定这时的电流为 1 A（安培）安培）.问问 若两直导线电流方向相反若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？二者之间的作用力如何？可得第39页/共41页 作业 P116 14.1 14.8 14.12第40页/共41页谢谢您的观看！第41页/共41页