大学物理学33第十一章5-7磁通量磁场的高斯定理安培环路定理带电粒子在磁场中运动.

第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件大学物理学电子教案磁场的性质11-5磁通量磁场的高斯定律11-6安培环路定理11-7带电粒子在磁场中运动第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件复习•磁场运动电荷磁铁电流电流运动电荷磁铁磁场304rrlIdBd)cos(cos421oorIB23222)(2xRIRBoz)cos(cos122nIBo•毕奥－萨伐尔定律复习第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件一磁感线规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感强度B的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感强度B的大小.III11-5磁通量磁场的高斯定律第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件二磁通量磁场的高斯定理BSNBSSNISNI磁场中某点处垂直矢量的单位面积上通过的磁感线数目等于该点的数值.BB第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件磁通量：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量.BSBSΦcosSeBSBΦncosddSBΦsdSBΦ单位2m1T1Wb1SBΦddBsSdBsBsBne第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件BS0dd111SBΦ0dd222SBΦ0dcosSBS物理意义：通过任意闭合曲面的磁通量必等于零（故磁场是无源的.）磁场高斯定理0dSBS1dS11B2dS22B第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件1d2dlIxoxIBπ20SB//xlxISBΦdπ2dd021dπ2d0ddSxxIlSBΦ120lnπ2ddIlΦ例如图载流长直导线的电流为I,试求通过矩形面积的磁通量.解先求，对非均匀磁场先给出后积分求.ΦdΦBB第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件安培(Ampere,1775-1836)法国物理学家，电动力学的创始人。1805年担任法兰西学院的物理教授，1814年参加了法国科学会，1818年担任巴黎大学总督学，1827年被选为英国皇家学会会员。他还是柏林科学院和斯德哥尔摩科学院院士。安培在电磁学方面的贡献卓著，发现了一系列的重要定律、定理，推动了电磁学的迅速发展。1827年他首先推导出了电动力学的基本公式，建立了电动力学的基本理论，成为电动力学的创始人。11-6安培环路定理第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件oIRloIRl一安培环路定理lRIlBldπ2d0设闭合回路为圆形回路（与成右螺旋）IlllllRIlBdπ2d0IlBl0dBldRIBπ20无限长载流长直导线的磁感强度为第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件oIRBldlIIlBl0π200dπ2ddπ2dπ2d00IrrIlB若回路绕向化为逆时针时，则对任意形状的回路IlBl0drldB与成右螺旋lIlId第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件Ildπ2dd02211IlBlB0dd2211lBlB0dlBl电流在回路之外202101π2π2rIBrIB，d1dl1r2r2dl1B2B第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件多电流情况321BBBB以上结果对任意形状的闭合电流（伸向无限远的电流）均成立.)(d320IIlBl1I2I3Il安培环路定理niiIlB10d第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件安培环路定理niiIlB10d即在真空的稳恒磁场中，磁感应强度沿任一闭合路径的积分的值，等于乘以该闭合路径所包围的各电流的代数和.B0电流正负的规定：与成右螺旋时，为正；反之为负.IILI注意第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件1C2C2I1I4I3I5I1C对闭合回路对闭合回路2C)(d1201IIlBC2dClB)(31420IIII第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件）（210II问1）是否与回路外电流有关？LB3I2I1IL1I1I)(d21110IIIIlBL2）若，是否回路上各处？是否回路内无电流穿过？0BL0dlBLL第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件dRNIRBlBl0π2dLNIB0当时，螺绕环内可视为均匀场.dR2例1求载流螺绕环内的磁场RNIBπ202）选回路.解1）对称性分析；环内线为同心圆，环外为零.BBRLπ2令二安培环路定理的应用举例第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件RI例2无限长载流圆柱体的磁场解1）对称性分析2）选取回路RrIrB0π2rIBπ20IRrlBRrl220ππd0IRrrB220π220π2RIrBIlBl0dIBdId.BRLrRB第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件,0Rr,Rr20π2RIrBrIBπ20RIRIπ20BRor的方向与成右螺旋BI第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件0B例3无限长载流圆柱面的磁场rIBπ20IlBl0d,Rr,0Rr0dllBRI1Lr2LrBRorRIπ20解第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件xyzo一带电粒子在磁场中所受的力电场力EqFe磁场力（洛仑兹力）BqFvm+qvBmFBqEqFv运动电荷在电场和磁场中受的力方向：即以右手四指由经小于的角弯向，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向.Bv18011-7带电粒子在磁场中运动第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件二带电粒子在磁场中运动举例RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRTπ2π20vmqBTfπ211.回旋半径和回旋频率第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件例1在垂直纸平面的均匀磁场的作用下，有一电子束在纸平面内，作如图所示的圆周运动，其半径为R=15cm.已知电子是在的加速电压下，由静止获得作匀速圆周速度的.试求：（1）均匀磁场的磁感强度是多少？（2）电子的角速率是多少？175VV解（1）2ke/2EmvP()EeV由能量守恒定律，有2e/2meVv1/261e2()7.8610mseVmv4e2.9810TBmeRv/（2）715.2410radsRv/第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件2.磁聚焦（洛仑兹力不做功）vvv//θsinvv洛仑兹力BqFvm与不垂直Bvθcosvv//qBmTπ2qBmRvqBmdπ2cosvTv//螺距第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件应用电子光学,电子显微镜等.磁聚焦在均匀磁场中某点A发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦.0vB第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件B带电粒子在非均匀磁场中的运动*3.地磁场的磁约束作用vvv//BqBmR1v与不垂直Bv为非均匀磁场B地磁场是非均匀磁场，从赤道到两极磁感应强度逐渐增强.宇宙射线中的高能电子和质子进入地磁场，将被磁场捕获，并在地磁南北极间来回震荡，形成范阿伦辐射带.第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件地磁场对来自宇宙空间高能带电粒子的磁约束作用地球轨道平面5.23质子电子5.11磁北极地理北极范阿伦辐射带.第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件1.质谱仪RmBq2vvvRBqm7072737476锗的质谱...................................................................1p2p+-2s3s1s速度选择器照相底片质谱仪的示意图三带电粒子受电磁场作用的现代技术运用举例第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件2.回旋加速器1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件mqBfπ2mqBR0v2k21vmE频率与半径无关到半圆盒边缘时mRBqE22022k回旋加速器原理图NSB2D1DO~N第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件我国于1996年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素.第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件例2有一回旋加速器，他的交变电压的频率为，半圆形电极的半径为0.532m.问加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为，电荷为）.Hz10126kg103.327C106.119解由粒子的回旋频率公式，可得T56.1T106.11012103.3ππ1962722BqmfMeV7.1622022kmRBqE170sm1002.4mqBRv第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件霍耳效应*3.霍耳效应第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件dBIbHUdIBRUHH霍耳电压BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳系数+qdv+++++-----eFmFbdqndvSqnIdv第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件I++++---P型半导体+-HUBmFdv霍耳效应的应用2）测量磁场dIBRUHH霍耳电压1）判断半导体的类型mF+++---N型半导体HU-BI+-dv第十一章恒定磁场物理学教程（第二版）广东海洋大学理学院教学课件小结运动电荷的磁场34rrvqBo高斯定律SSdB0安培环路定理iioLIldB作业：思考题：P1197，8，9，11习题：P12314，15，17，18预习：11-8，11-9带电粒子在磁场中所受的力BvqFm