物理--稳横磁场省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,(1)圆柱轴线上O点B为,产生磁场,电流,产生磁场,电流,解：空间各点磁场可看作半径为R,，电流为,圆柱导体和半径为r,电流,圆柱导体磁场之和,均匀分布,均匀分布,a,R,在半径为,长直圆柱形导体内部，与轴线平行地挖成,长直圆柱形空腔，两轴间距离为a,电流 均匀分布，方向与管轴线平行求：,(1)圆柱轴线上磁感应强度大小；,(2)空心部分轴线上磁感应强度大小,二分之一径为,练习,=,-,第1页,1,a,R,电流,产生,电流,产生2)空心部分轴线上,点,大小：,第2页,2,一、在无限长直电流磁场中计算B 环流,1.闭合回路L包围直线电流,2.闭合回路L不包围直线电流,3.闭合回路L包围多个直线电流,二、真空中安培环路定律,为回路所包围电流代数和，,正负由,右手定则,要求。,只与环路内电流相关，,与环路外电流无关。,环流,环路定理只适合用于闭合电流或无限电流。,第3页,3,二、安培环路定律应用,1.对称性分析,2.过场点作闭合回路,利用安培环路定律计算磁场,B,要求磁场含有高度对称性,目标是将,:,要求环路上各点,B,大小相等，,B,方向与环路方向一致，或者B与,dl,垂直,或者B=0,3.计算B环流,4.求环路所包围电流代数和,5.应用定律列方程求解,第4页,4,1.,无限长直线电流磁场,2.,无限长圆柱面电流磁场,3.,无限长圆柱体电流磁场,4.,密绕长直螺线管内,磁场,5.,均匀密绕螺线环磁场,第5页,5,怀表变卵石,安培思索科学问题专心致志，听说有一次，安培正慢慢地向他任教学校走去，边走边思索着一个电学问题。经过塞纳河时候，他随手拣起一块鹅卵石装进口袋。过一会儿，又从口袋里掏出来扔到河里。到学校后，他走进教室，习惯地掏怀表看时间，拿出来却是一块鹅卵石。原来，怀表已被扔进了塞纳河。,一。科学成就,2他在数学和化学方面也有不少贡献。他曾研究过概率论和积分偏微方程；他几乎与H戴维同时认识元素氯和碘，导出过阿伏伽德罗定律，论证过恒温下体积和压强之间关系，还试图寻找各种元素分类和排列次序关系。,发觉了安培定则(磁场力）,发觉电流相互作用规律,创造了电流计,提出分子电流假说,总结了电流元之间作用规律安培定律,1安培最主要成就是18201827年对电磁作用研究。,二、趣闻轶事,黑板跑了,18世纪法国著名物理家安培，有一天在街上一边走着，一边思索着一个数学问题，他很想把它演算出来。这时，恰好发觉前面有块黑板，便马上从衣袋里掏出一段粉笔，在黑板上写起公式来。突然那块黑板动起来了，安培舍不得中止他思索，就跟着黑板一边走，一边写。直到其它行人发出惊奇笑声，才使他清醒过来。原来不是什么黑板，而是一辆马车后壁。第6页,6,一、,安培,定律,1.定理内容：,处于外磁场中电流元 所受磁力为,说明：,(1),：,电流元,所在处磁感应强度,(2),大小,方向,垂直于 和 所组成平面，指向为由 经小于 角转向 右螺旋钻前进方向,时,时,安培力,9.3 磁场对载流导体作用,第7页,7,二.两无限长平行直电流导线间相互作用,单位长度导线间所受相互作用磁力：,分别取电流元 ，。,引力,斥力,电流单位“,安培,”定义,真空时：,当,且,定义：,第8页,8,三、磁场对载流线圈作用,作用在同一条直线上，协力为零。不考虑,1、匀强磁场、矩形线圈,协力为零，协力矩,俯视图,方向相反，作用在不一样直线上，,第9页,9,定义：线圈磁矩,方向沿 方向,讨论,（1）,线圈发生转动,第10页,10,（2）,（3）,非稳定平衡态,平衡态,第11页,11,1、对载流导线做功,均强磁场情况,方向向右,其中,是回路内磁通量增量,四、磁力功,第12页,12,对于有限过程,2、对载流线圈做功,力矩做功,线圈向 增加方向转动,其中:为常量,与导线情况相同,M作用是使P,m,转向B方向，是偏离,B方向所以做功为负值,第13页,13,总结：,对任一电流回路在磁场中改变位置或改变形状时，,磁力或磁力矩所作功都为：,磁力（磁力矩）所作功等于电流强度与经过载流回路磁通量增量之积。,当回路磁通量增加时：,磁力或磁力矩作正功；,当回路磁通量减小时：磁力或磁力矩作负功。,重点：通电线圈在,磁场磁力,矩,讨论：小线圈磁力,矩,为多少？,第14页,14,例题 1：,匀强磁场 ，垂直于 平面内刚性导线，电流,I,求：磁场力,设导线起点,o,解：取导线所在平面为,xoy,终点,P,在,x,轴上,取电流元,第15页,15,任意形状载流导线，在匀强磁场中所受磁场力，与从起点至终点相同电流直导线所受力相同。,结 论：,磁场不均匀时无上述结论,推论：在匀强磁场中，,任意电流回路受力为0,第16页,16,例题 2：,匀强磁场中刚性载流导线如图，已知：,I R l,求：磁场力,解：受力与直导线相同,方向向下,第17页,17,例3：,求：,解：,(1).,(3).,(2).,(1),(2),(3),第18页,18,例4：,求：圆环所受安培力？,解：,因为对称性：,第19页,19,例5：,匀强磁场中有一载流圆线圈，,如图所表示。求：,解：,方向：,第20页,20,9-4,磁场对运动电荷作用,一、洛仑兹力,磁场对电流作用力-,安培力,电流实质是导体内电荷宏观定向移动，,安培力,微观实质是磁场对运动电荷作用。,dl,内带电粒子数,每个带电粒子受力,考虑 与 同方向,磁场对电流作用力,第21页,21,力与速度方向垂直,不能改变速度大小，只能改变速度方向。,大小,方向,时，沿 方向,时，沿 反方向,*粒子在同时存在电场和磁场空间运动时，其受协力：,电场力,磁场力,洛仑兹关系式,洛仑兹力不能改变动能,但能改变动量,能够利用外加电场和磁场，来控制带电粒子流运动，这在近代科学技术中应用是极为主要。,第22页,22,二,、,带电粒子在磁场中运动,粒子做直线运动,粒子做匀速圆周运动,第23页,23,螺距,h,：,问：两个含有相同水平速度电子有什么样运动特点？,第24页,24,问题讨论,电子枪同时将速度分别为,与 两个电子射入均匀磁场 中，射入时两电子运动方向相同，且皆垂直于磁场 。试问：这两个电子能否同时回到出发点。,答：能够同时回到出发点,周期与速度无关，只取决于荷质比,第25页,25,洛仑兹力,磁场,电场,磁感应强度,电场强度,电场力,电流元,点电荷安培定律,载流导线受力,带电体受力,第26页,26,霍耳效应,（考试不做要求）,厚度,b,宽为,a,导电薄片，沿,x,轴通有电流强度,I,，当在,y,轴方向加以匀强磁场,B,时，在导电薄片两侧,产生一电位差,，这一现象称为,霍耳效应,R,H,-霍耳系数,第27页,27,霍耳效应原理,带电粒子在磁场中运动受到洛仑兹力,q0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,此时载流子将作匀速直线运动，同时 两侧停顿电荷继续堆积，从而在 两侧建立一个稳定电势差,第28页,28,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,q0,时，,R,H,0,(2),q0,时，,R,H,0,第29页,29,霍耳效应应用,2,、依据霍耳系数大小测定，,能够确定载流子浓度,n,型半导体载流子为,电子,p,型半导体载流子为,带正电空穴,1,、确定半导体类型,霍耳效应已在测量技术、电子技术、计算技术等各个领域中得到越来越普遍应用。,第30页,30,一、磁场对电流导线作用,1.安培定律,2.求载流导线在磁场中所受作用力方法,基本知识点：,安培定律,与,力迭加原理,第31页,31,二、磁场对载流线圈作用,三、力矩功,1.载流导线在磁场中运动时，磁力功,2.载流线圈在磁场中转动时，磁力功,四、磁场对运动带电粒子作用,1.洛仑兹力,2.带电粒子在匀强磁场中运动,直线运动,圆周运动,螺旋线运动,第32页,32,磁场对静止电荷有力作用吗？为何？,磁场对一个物体作用主要起源于该物体是否有磁效应，即该物体能否在空间产生磁场，因为磁相互作用实际上是经过磁场与磁场相互作用来实现。,一个静止电荷不会在空间产生磁场，所以磁场也不会对静止电荷有力作用。,在电子仪器中，常把两条载有等值反向电流导线扭绕在一起，为何？,由毕奥-萨伐尔定律及右手螺旋关系可知，两条载有等值反向电流导线，它们在空间产生磁场大小相等，但方向相反。假如将这么两条载流导线扭绕在一起，依据磁场叠加原理，二者在空间产生磁场会得到最大程度抵消。这种做法在交流电中是很主要，能够尽可能降低因电流改变对周围空间产生电磁干扰。,第33页,33,S1,S2,+,-,加速电场,速度选择器,匀强磁场,得到核质比,或者分离同位素,质谱仪原理,第34页,34,问题讨论,若带负电粒子以速率,进入本节所表示速度选择器，其运动情况怎样？若在该速度选择器中，把电场,E,或磁场,B,方向反向，试问还能起速度选择作用吗？,电子在该力作用下会偏离原来运动轨迹向右运动，无法经过速度选择器。,+,-,第35页,35,特点：带电粒子沿螺旋线每旋转一周，沿磁场,B,方向前进位移大小（即螺矩）与 成正比，而与 无关。磁聚焦原理：若从带电粒子源向磁场中发射出一束高速带电粒子流，则它们含有相同速度分量 和不一样 。尽管每个粒子轨迹和半径不一样，但它们在距出发点为,h、,2,h,、等处又会交汇于一点 磁聚焦现象普通都是,利用载流螺线管中激发磁场来实现,第36页,36,磁聚焦三维图,第37页,37,超导体,1911年，荷兰物理学家HK 昂纳斯及其助手首先发觉在温度降至液氦沸点（4.2K）以下时，水银电阻为0。,在低温下一些物质失去电阻性质，为超导体。,1.超导体基本性质,零电阻率,超导体在临界温度以下时，电阻为零，所以它能够经过很大电流，而几乎无热损耗。,迈斯纳效应,将超导体放入磁场中，表面产生,超导电流,，超导电流产生磁场与外磁场抵消，使超导体,悬浮在磁场中,。,超导重力仪,预测地震，当地震发生之前，地表面重力场会发生改变，超导球位置也会发生改变，由此来预测地震。,2,.,超导体应用,超导磁悬浮列车，世界上最快磁悬浮列车时速超出,500,公里/小时。,第38页,38,大,家都知道，传统铁路列车都是依靠车轮和钢轨之间相互作用并利用诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车牵引来实现旅客或货物运输功效。而磁悬浮列车则是一个依靠电磁场特有“同性相斥、异性相吸”特征并利用线性电动机作为牵引动力最新奇第5代交通运输工具。,磁 悬 浮：会“飞”列 车,第39页,39,磁悬浮列车是利用磁极吸引力和排斥力高科技交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来，吸引力让列车开动。磁悬浮列车车厢上装有超导磁铁，铁路底部安装线圈。通电后，地面线圈产生磁场极性与车厢电磁体极性总保持相同，二者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来与常规动力来自于机车头火车不一样，磁悬浮列车动力来自于轨道。轨道两侧装有线圈，交流电使线圈变为电磁体，它与列车上磁铁相互作用。列车行驶时，车头磁铁（N极）被轨道上靠前一点电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点电磁体（N极）所排斥结果是前面“拉”，后面“推”，使列车前进。当列车抵达图所标位置时，在线圈里流动电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了，反之亦然。,必须准确控制电磁铁电流。,第40页,40,