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,复 习,磁场,毕奥萨伐尔定律,复习,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.,11-5 磁通量 磁场的高斯定律,二 磁通量 磁场的高斯定理,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.,磁通量：通过某一曲面的磁感线数为通过此曲面的磁通量.,单位,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,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 .,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,一 安培环路定理,设闭合回路 为圆形回路（ 与 成右螺旋）,无限长载流长直导线的磁感强度为,若回路绕向化为逆时针时，则,对任意形状的回路,与 成右螺旋,电流在回路之外,多电流情况,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.,安培环路定理,安培环路定理,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.,对闭合回路,对闭合回路,问 1） 是否与回路 外电流有关？,2）若 ，是否回路 上各处 ？ 是否回路 内无电流穿过？,当 时，螺绕环内可视为均匀场 .,例1 求载流螺绕环内的磁场,2）选回路 .,解 1） 对称性分析；环内 线为同心圆，环外 为零.,令,二 安培环路定理的应用举例,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,的方向与 成右螺旋,例3 无限长载流圆柱面的磁场,解,一 带电粒子在磁场中所受的力,电场力,磁场力（洛仑兹力）,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.,11-7 带电粒子在磁场中运动,二 带电粒子在磁场中运动举例,1 . 回旋半径和回旋频率,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？,解（1）,由能量守恒定律，有,（2）,2 . 磁聚焦,（洛仑兹力不做功）,洛仑兹力,与 不垂直,螺距,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 .,*3 . 地磁场的磁约束作用,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.,磁北极,地理北极,范阿伦辐射带.,1 . 质谱仪,三 带电粒子受电磁场作用的现代技术运用举例,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.,频率与半径无关,到半圆盒边缘时,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 .,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 ）.,解 由粒子的回旋频率公式，可得,霍 耳 效 应,* 3 . 霍耳效应,霍耳电压,霍耳效应的应用,2）测量磁场,霍耳电压,1）判断半导体的类型,小 结,运动电荷的磁场,高斯定律,安培环路定理,作业： 思考题： P119 7，8，9，11 习 题： P123 14，15，17，18 预 习： 11-8 ，11-9,带电粒子在磁场中所受的力,人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。,