第十四章 磁力 （ Magnetic Force ）,西南大学物理科学与技术学院,赵 建 伟,Email: zhaojwswu.edu.cn,14.5 平行电流间的作用力,本章目录,14.1 带电粒子在磁场中的运动,14.2 霍尔效应,14.3 载流导线在磁场中受的力,14.4 载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩,14.1 带电粒子在磁场中的运动,一.带电粒子在磁场中受力,二.带电粒子在均匀磁场中的运动,洛仑兹力,(1) 运动方向与磁场方向平行, 匀速直线运动,（2）运动方向与磁场方向垂直,回旋周期,回旋半径,匀速圆周运动,（3）运动沿任意方向,沿螺旋线轨道运动,螺距：,半径：,三. 应用电场和磁场控制带电粒子的实例,（1）磁聚焦：使发散的带电粒子束汇聚到一点,（2）磁约束：利用非均匀磁场控制带电粒子的运动；,图1. 强度逐渐增加的磁场能使粒子发生“反射”，因此把这种磁场分布称为磁镜;,（3）范艾仑辐射带,地磁两极的磁场较强，而赤道上空的磁场较弱。所以地磁场能俘获从外层空间射入的电子和质子从而形成一个带电粒子区域，这一区域称为范艾仑辐射带；,图2. 磁瓶；,在地磁两极附近由于磁感线与地面垂直外层空间入射的带电粒子可直接射入高空大气层内 它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成了极光,绚丽多彩的极光,14.2 霍尔效应, 1879年美国物理学家霍耳发现：将一导电板放在垂直磁场中，当通以电流I 时，对应图中竖直方向有电势差。,+ + + + + + + + + + + + +,2、霍耳电压,3、霍耳效应的应用,14.3 载流导线在磁场中受的力和力矩,一、安培力公式,怎么计算电流受到的磁场力？,设任意电流元 受力为,整个电流受力,设导线截面积S,电流I,载流子浓度n,带电量q,漂移速率v :,1）求电流元受力2）看 的方向，同方向叠加，则,否则，, 求载流导线在磁场中受力 步骤：,例1 在均匀磁场中放置一半径为R的半圆形导线,电流强度为I，导线两端连线与磁感强度方向夹角=30，求此段圆弧电流受的磁力。,解：在电流上任取电流元,均匀场,=30,二、均匀磁场中的载流线圈,矩形线圈,磁矩,磁力矩：,一般平面线圈：,磁场中载流线圈受力的应用：,磁电式电流计,14.4 平行电流间的相互作用力, 计算平行载流导线间的作用力，利用毕萨定律与安培定律，求出其中一根导线的磁场分布，再计算其它载流导线在磁场中受到的安培力。, 电流I1在电流I2处产生的磁场为：,电流I2的单位长度受到的力为：, 电流I1的单位长度受到I2的力为：,表明：两个同方向的平行载流直导线，通过磁场的作用，将相互吸引。反之，两个反向的平行载流直导线，通过磁场的作用，将相互排斥，而每一段导线单位长度所受的斥力的大小与这两电流同方向的引力相等。,作 业,第十五章：习题 14.1 （P116）,