物理学11磁场1.ppt

17.4 带电粒子在电磁场中的运动,17.4.1、洛仑兹力,磁场对电流的作用力-安培力,电流的实质是导体内电荷的宏观定向移动，安培力的微观实质是磁场对运动电荷的作用。,dl内的带电粒子数,每个带电粒子受力,考虑 与 同方向,大小,洛仑兹力不做功，只改变 的方向；不改变 的大小,洛仑兹力的特点：,方向,时， 沿 方向,时， 沿 反方向,17.4.2、带电粒子在电磁场中的运动,带电粒子：质量 m ，电荷 q ，速度,电场 ，磁场 ， 同时存在,由牛顿第二定律,为一般情况下，带电粒子在电磁场中运动方程,直线运动,讨论几种情况：,带电粒子的运动与重力场中物体的运动相似,1、匀强电场中的带电粒子,为恒力,斜抛运动,横抛运动,2、匀强磁场中的带电粒子, 匀速直线运动,匀速率圆周运动,与 无关,螺旋线运动,大小不变，方向改变，匀速圆周运动,不受 影响，匀速运动,螺距,运动的合成,不变，轨迹是一条螺旋线,半径,周期,实验结论：,17.4.3、霍耳效应,实验现象： 横截面为长方形导体 长宽如图，电流 I,横向磁场,写成等式：,上下两表面出现电势差,理论解释-在磁场中的运动电荷受到洛仑兹力的作用,设：导体内运动的电荷为正电荷,上面出现正电荷；下面出现负电荷。,产生电场,电场力,当 时，电荷增加,至 时止,是与材料有关的常数,比较实验定律,=常数,测量材料的 可知：载流子正负；载流子密度,与 方向相反,当 时,18.1 物质的磁性,18.1.0 引子,静电场中的电介质 在外电场 E0 中的产生极化电荷,形成附加电场,总是和 方向相反,介质内的电场,总是消弱原电场,机制不同，结果相同,电介质极化,有极分子-取向极化 无极分子-位移极化,18.1.1、磁介质,磁介质内部的磁场,相对磁导率,所有物质在磁场中都能被磁化，但磁化程度有很大差异。,磁介质因磁化产生的附加磁场,和 方向可能相同，也可能相反,根据 的不同,磁介质可分为三类,顺磁质 抗磁质 铁磁质,18.1.2、顺磁质,顺磁质材料-锰、铂、氮、氧,电子绕原子核旋转 分子电流 分子磁矩,在分子周围产生磁场,无外磁场时， 取向杂乱无章，对外不显磁性,有外磁场时， 向外场方向转动，形成附加磁场,18.1.3、抗磁质,抗磁质材料-金、银、铜、锌、硫、铅,无外磁场时，分子磁矩,多个电子绕原子核转动,但各方向取向几率相同,综合效果：,每个电子转动形成磁矩,磁矩,角动量,在外磁场中，电子转道转轴绕 进动，产生附加磁矩,附加磁场 和 相反,顺磁质和抗磁质都有,铁磁质内部存在宏观很小，而微观很大的区域，区域内原子磁矩都平行排列-处于饱和磁化状态；有外磁场存在时，与外磁场方向相同的磁筹面积不断扩大，与外磁场方向相反的磁筹面积不断减小。,18.1.4、铁磁质,铁磁质材料-铁、钴、镍,例：电饭锅,磁畴观点,特点：, 存在剩磁 时, 存在居里点 ，当 时，变为顺磁质,18.1.5、磁介质的磁化曲线,B - H 曲线,长直螺线管内的磁场与介质无关,对于不同的磁介质,顺磁质,抗磁质,常数,常数,B 是 H 的单值函数,0 - 1 增加较慢 1 - 2 急剧增加 2 - 3 增加较慢 3 - 4 饱和,铁磁质,与 H 有关，不是常数,18.1.6、铁磁质的磁滞回线,称矫顽力,有害的剩磁： (1)、手表磁化，走时不准； (2)、录音机磁头磁化，音质变坏； (3)、电视机显像管磁化，图像变色；,有用的剩磁： (1)、计算机技术中的数据存储； (2)、录音带、录像带上的磁信号；,消磁方法：,1、洛仑兹力,2、带电粒子在电磁场中的运动,小 结：,在匀强电场中的运动,在匀强磁场中的运动,匀速率圆周运动,匀速直线运动,螺旋线运动,半径,周期,螺距,3、霍尔效应,实验现象,理论解释,霍尔系数,有外磁场时，分子磁矩向外磁场方向转动，形成附加磁场，附加磁场与外磁场方向相同。,6、抗磁质的磁化,分子磁矩:,有外磁场时，电子轨道转轴绕外磁场方向进动，附加磁场与外磁场方向相反。,7、铁磁质的磁化,饱和磁化状态的微小区域，区域内的原子磁矩都平行排列。有外磁场存在时，与外磁场方向相同的磁筹面积不断扩大，与外磁场方向相反的磁筹面积不断减小。,剩磁与居里点,磁筹观点：,8、磁介质的磁化曲线,9、铁磁质的磁滞回线,剩磁,时,矫顽力,时,1、理解洛仑兹力公式； 2、能分析带电粒子在电磁场中的受力和运动情况； 3、了解磁介质的现象及其微观解释； 4、了解铁磁质的特性。,要 求:,