§ 6.2 磁场对运动电荷的作用力
由实验:电荷q以速度 ( 在磁场中运动时,将受到作用力Fm,称作洛仑兹力。
一、洛仑兹力
当带电粒子沿磁场方向运动时:
当带电粒子垂直于磁场方向运动时:
一般情况下,如果带电粒子运动的方向
与磁场方向成夹角( 时:
力的大小
的方向:
二、带电粒子在磁场中运动举例
1.带电粒子在均匀磁场中的运动
均匀磁场B,带电粒子(质量m、电荷q)以速度(0进入磁场运动(分三种情况),
(1) (0 ((B
粒子不受洛仑兹力
粒子作匀速直线运动
(2) (0 ( B
粒子作匀速圆周运动
圆周半径由
得
可见,R ( (0 ,速度大转大圈。
转一圈的时间(周期)
和速度无关
(3)( 0和B有夹角( 粒子作螺旋运动
·螺旋半径
·螺距
应用:磁聚焦
均匀磁场中,在A处引入带电粒子束,其发散角不太大,且速度大致相同;这些粒子的(0((几乎一样,因而螺距相同;经一周期,所有粒子将重新在A(相聚。磁聚焦广泛用于电真空器件,特别是电子显微镜中。
其它应用:回旋加速器;质谱仪等。
3、霍耳效应
k是一常量,它与载流子的浓度有关,称为霍耳系数。
霍耳效应的应用
1)判断半导体的类型
2)测量磁场
四、安培力
洛伦兹力
由于自由电子与晶格之间的相互作用,使导线在宏观上看起来受到了磁场的作用力。
安培定律
磁场对电流元作用的力 ,在数值上等于电流元Idl的大小 、电流元所在处的磁感应强度B 大小以及电流元和磁感应强度之间的夹角θ的正弦之乘积 。
方向:右手定则
有限长载流导线所受的安培力
例6-4 半径为R的半圆形载流导线,电流为I,放在磁感应强度为B的均匀磁场中B垂直于导线所在的平面, 求它所受的磁力.
已知: ,R,I
求:
解:根据对称性分析
磁场对载流线圈的作用
载流线圈的空间取向用电流右手螺旋的法向单位矢量 描述。
设任意形状的平面载流线圈的面积S,电流I,定义
为线圈的磁矩
载流线圈在匀强磁场中受到的力矩为: