1、齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)1靜電場(chǎng)靜電場(chǎng): 0d lE磁磁 場(chǎng)場(chǎng):?d lB靜電場(chǎng)的環(huán)流為零，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)。靜電場(chǎng)的環(huán)流為零，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)。齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)2rIB20LlBdLlBdcosLrrId20I0磁場(chǎng)的環(huán)流與環(huán)路中所包圍的電流有關(guān)。磁場(chǎng)的環(huán)流與環(huán)路中所包圍的電流有關(guān)。 以無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線為例以無限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線為例 一、一、安培環(huán)路定理安培環(huán)路定理 設(shè)閉合回路設(shè)閉合回路l為為圓形回路圓形回路 (l與與I成右螺旋關(guān)系成右螺旋關(guān)系)oIrlldd1cosddrl 齊魯

2、工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)3IIlBl0200d2d若回路繞向?yàn)轫槙r(shí)針若回路繞向?yàn)轫槙r(shí)針rBlIdldd2d2d00IrrIlB對(duì)任意形狀的回路對(duì)任意形狀的回路IlBl0doIRBldl電流方向與積分回路方向呈右電流方向與積分回路方向呈右螺旋關(guān)系螺旋關(guān)系 I 0 ；反之；反之 I l 時(shí)時(shí),結(jié)果如何結(jié)果如何? B解解: 1.取載流長(zhǎng)條取載流長(zhǎng)條dx xIdd)-(2d)-(2dd00 xdlxxdlIBOy xP ld dx x例例3 在在x y平面內(nèi)平面內(nèi),有一寬度為有一寬度為l 的無限長(zhǎng)載流薄的無限長(zhǎng)載流薄金屬板金屬板, 沿沿x 方向單位長(zhǎng)

3、度上的電流為方向單位長(zhǎng)度上的電流為 。齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)39整個(gè)金屬板整個(gè)金屬板 lBBdxdlxld200dld ln202.當(dāng)當(dāng)d l 時(shí)時(shí), dldldln0d20lBOy xP ld dx x齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)40例例4 半徑為半徑為R2的帶電薄圓盤的帶電薄圓盤, 半徑為半徑為R1的陰的陰影部分均勻帶正電影部分均勻帶正電+, 其余部分帶負(fù)電其余部分帶負(fù)電-,當(dāng)當(dāng)圓盤以角速度圓盤以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí), 測(cè)得中心測(cè)得中心O點(diǎn)的磁點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零。感應(yīng)強(qiáng)度為零。求求:

4、 R1與與 R2的關(guān)系。的關(guān)系。 OR1R2解解: 取圓環(huán)取圓環(huán) rrrrId2d2drrIBd212dd00rdr齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)41陰影部分陰影部分100021d211RrBR其余部分其余部分 )(21d21120021RRrBRR已知已知 BB121RRR122RR OR1R2rdr齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)42例例5 一對(duì)同軸的無限長(zhǎng)空心導(dǎo)體圓筒一對(duì)同軸的無限長(zhǎng)空心導(dǎo)體圓筒, 內(nèi)外半內(nèi)外半徑分別為徑分別為 R1 和和 R2 , 電流電流 I 沿內(nèi)筒流去沿內(nèi)筒流去, 沿外

5、沿外筒流回。筒流回。求求: 1.兩筒間的磁感應(yīng)強(qiáng)度；兩筒間的磁感應(yīng)強(qiáng)度；2.通過長(zhǎng)度為通過長(zhǎng)度為l 的一段截面的磁通量。的一段截面的磁通量。 l解解: 1.利用安培環(huán)路定理利用安培環(huán)路定理,得得 rIB20.齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)432.在截面上在截面上 r 處處, 取窄條取窄條dS rlSddSBmddrlrId20212dd0RRmmrrIl120ln2RRIlldS齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)44氫原子中電子繞原子核作軌道運(yùn)動(dòng)氫原子中電子繞原子核作軌道運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)

6、動(dòng)一、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) +e-er電子動(dòng)能電子動(dòng)能 221vmEk電子勢(shì)能（電子勢(shì)能（Ep=0） reE02p4由牛頓定律和庫侖定律，得由牛頓定律和庫侖定律，得 rmre22024v齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)45動(dòng)能寫成動(dòng)能寫成 remEk022821v+e-er氫原子的能量氫原子的能量 reEEEpk24120 由于取由于取 r 在無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)能零點(diǎn)，故在無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)能零點(diǎn)，故能量為負(fù)。半徑大，則能量大。能量為負(fù)。半徑大，則能量大。齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)46二、帶電粒子在

7、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) BqF vm1. 洛侖茲力洛侖茲力大小：大小： sinmBqFvv方向：垂直于方向：垂直于 與與 組成的平面。組成的平面。B 電量為電量為 q 的帶電粒子的帶電粒子,其速度為其速度為 , 在磁在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力場(chǎng)中受到磁場(chǎng)力洛侖茲力的作用洛侖茲力的作用:v齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)472. 帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)舉例帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)舉例RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRT220vmqBTf21回旋半徑和回旋頻率回旋半徑和回旋頻率周期周期頻率頻率回旋半徑回旋半徑 齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理

8、學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)483. 磁聚焦磁聚焦vvv/sinvv 洛倫茲力洛倫茲力 BqFvm 與與 不垂直不垂直Bvcosvv/qBmRvqBmT2)/2(cosqBmdvTv/螺距螺距齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)49磁聚焦磁聚焦 在均勻磁場(chǎng)中點(diǎn)在均勻磁場(chǎng)中點(diǎn) A 發(fā)射一束初速發(fā)射一束初速度相差不大的帶電粒子度相差不大的帶電粒子, 它們的它們的 與與 之間之間的夾角的夾角 不同不同, 但都較小但都較小, 這些粒子沿半徑這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動(dòng)不同的螺旋線運(yùn)動(dòng),因螺距近似相等因螺距近似相等, 相交于相交于屏上

9、同一點(diǎn)屏上同一點(diǎn), 此現(xiàn)象稱為此現(xiàn)象稱為磁聚焦磁聚焦 。0vB應(yīng)用應(yīng)用 電子光學(xué)電子光學(xué), 電電子顯微鏡等。子顯微鏡等。齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)504. 霍耳效應(yīng)霍耳效應(yīng)齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)51BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系數(shù)系數(shù)dIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓dBIbHU+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvSqnIdv齊魯工業(yè)大學(xué)齊魯工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院理學(xué)院第七章第七章 恒定電流的磁場(chǎng)恒定電流的磁場(chǎng)52I+ + +- - -P 型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體+-HUBmFdv霍耳效