大学物理-磁场课件
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大学物理之磁场磁感强度省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
高 斯 1(G) 104 T
Fmax qv Fmax 大小与 q, v 无关
qv
7-3 磁场 磁感强度
磁当将正感Fm电a强x 荷v度在垂B磁直旳场于定中特义旳定：方直向线定运义动为时该,受点力旳FBmax
旳方向. 磁感强度大小:
B Fmax qv
7-3 磁场 磁感强度
Fmax
q+
B
v
运动电荷在磁场中受力
F
qv
B
单位 特斯拉 1( T ) 1 N/(A m)
y
试验发觉带电粒 子在磁场中沿某一特定 直线方向运动时不受力，
vv
此直线方向与电荷无关. o
z
F 0
+ vv
x
7-3 磁场 磁感强度
带电粒子在磁场中
沿 垂其 直于他方v向与运特动定时直F线
所构成旳平面. 当带电粒子在磁场
中垂直于此特定直线运 动时受力最大.
7-3 磁场 磁感强度
F Fmax F
7-3 磁场 磁感强度
一 磁场
1 磁铁旳磁场 N、S极同步存在； 同名磁极相斥，异名ห้องสมุดไป่ตู้极相吸.
N
S
N
S
磁铁
磁场
磁铁
2 电流旳磁场 奥斯特试验
7-3 磁场 磁感强度
电流
磁场
3 磁现象旳起源
运动电荷
磁场
电流 运动电荷
7-3 磁场 磁感强度
二 磁感强度 B 旳定义
带电粒子在磁场中运动所受旳力与运
动方向有关.
大学物理课件：磁场的高斯定理
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思考问题！！
求穿过旋转曲面的磁通量， 是否可以通过求穿过平面圆的
磁通量来求呢？
为什么？
BB
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例1 在匀强磁场B中，有一半径为r的半球面S,S 边线所在平面的法线方向的单位矢量n和B的夹角为
,如图所示，则通过半球面S的磁通量为
-B r2cos
将半球面和圆面组成一个闭 合面，则由磁场的高斯定理知， 通过此闭合面的磁通量为零。
对闭合曲面来说,我们规定取向外的方向为法线的正方向。
这样：
磁力线穿入： 0 磁力线穿出： 0
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二、.磁场的高斯定理
由于磁力线是闭合曲线，因此通过任一闭合曲 面磁通量的代数和(净通量)必为零,亦即
sB dS 0
——称为磁场的高斯定理。
在静电场中,由于自然界有单独存在的正、负电 荷,因此通过一闭合曲面的电通量可以不为零,这反 映了静电场是有源场。而在磁场中,磁力线的连续性 表明,像正、负电荷那样的磁单极是不存在的,磁场 是无源场。
3）磁力线不相交
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2. 磁通量
磁场中,通过一给定曲面的磁力线数目,称为通过
该曲面的磁通量。
m
B dS
s
BdS cos
s
dS
B
在国际单位制中,磁通量的单位为韦伯(wb)。
说明
（1）对于有限曲面
B dS
dS
对于闭合曲面 SB dS
（2）磁通量是标量，其正负由角确定。与电场中一样，
磁场的高斯定理
一、.磁感应线 、磁通量
1.磁感应线(磁力线)
为了形线。
规定：1) 2)
大方小向：：垂磁直力B线的磁切单感线位应方面强向积度为上B磁的穿感大过应小的强磁度力B线的条方数向为
大学物理《电磁学》PPT课件
电场性质
对放入其中的电荷有力的作用 ，且力的方向与电荷的正负有 关。
磁场性质
对放入其中的磁体或电流有力 的作用，且力的方向与磁极或
电流的方向有关。
库仑定律与高斯定理
库仑定律
描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用 力，与电荷量的乘积成正比，与距离的平方 成反比。
高斯定理
通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面内所包围的 所有电荷的代数和除以真空中的介电常数。
当导体回路在变化的磁场中或导体回路在恒定的磁场中运动时
，导体回路中就会产生感应电动势。
法拉第电磁感应定律公式
02
E = -n(dΦ)/(dt)。
法拉第电磁感应定律的应用
03
用于解释电磁感应现象，计算感应电动势的大小，判断感应电
动势的方向。
自感和互感现象分析
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时 ，它所产生的磁通量也会随之变 化，从而在线圈自身中产生感应 电动势的现象。
程称为磁化。随着外磁场强度的增大，铁磁物质的磁感应强度也增大。
03
铁磁物质的饱和现象
当铁磁物质被磁化到一定程度后，其内部磁畴的排列达到极限状态，此
时即使再增加外磁场强度，铁磁物质的磁感应强度也不会再增加，这种
现象称为饱和现象。
04
电磁感应与暂态过程
法拉第电磁感应定律及应用
法拉第电磁感应定律内容
01
06
现代电磁技术应用与发展趋势
超导材料在电磁领域应用前景
超导材料的基本特性：零电阻、完全抗磁性
超导磁体在MRI、NMR等医疗设备中的应用
超导电缆在电力传输中的优势及挑战
高温超导材料的研究进展及潜在应用
光纤通信技术发展现状及趋势
大学物理《电磁学》PPT课件
2 2 B Bx B y 0.1T
Bz tan 0.57 Bx
300
～1012T ～106T ～7×104T ～0.3T ～10-2T ～5×10-5T ～3×10-10T
资料
原子核表面 中子星表面 目前最强人工磁场 太阳黑子内部 太阳表面 地球表面 人体
2.电场与磁场的相对性
S应线是闭 合的，因此它在任 意封闭曲面的一侧 穿入，必在另一侧 全部穿出。
↑载流螺线管的磁感应线 ←载流直导线的磁感应线 比较
1 e E dS
S
0
Q
dV
静电场中高斯定理反映静电场是有源场；
m B dS 0
安 培 演 示 电 流 相 互 作 用 的 装 置 （ 复 制 品 ）
电流与电流之间的相互作用
I
F F
I
电流与电流之间的相互作用
I F
F
I
磁场对运动电荷的作用
电子束
+
磁场对运动电荷的作用
电子束
S N
+
我们得把问题引向一个更深的层次 思想深邃的科学家自问：磁铁究竟是什么？如 果磁场是由电荷运动激发的，那么来自一块磁铁的 磁场是否也可能是由于电流的的效果呢？ 安培用通电螺线管很好地模拟了一个磁针：
①方向： 曲线上一点的切 线方向和该点的磁场 方向一致。 ②大小：
磁感应线的疏密反映磁场的强弱。
B
③性质： •磁感应线是无头无尾的闭合曲线，磁场中任 意两条磁感应线不相交。 •磁感应线与电流线铰链 通过无限小面元dS 的磁感应线数目dm与dS 的 比值称为磁感应线密度。我们规定磁场中某点的磁
2
《大学物理磁学》ppt课件
《大学物理磁学》 ppt课件
目录
• 磁学基本概念与原理 • 静电场中的磁现象 • 恒定电流产生磁场及应用 • 电磁波与光波在磁学中的应用 • 铁磁物质及其性质研究 • 现代磁学发展前沿与挑战
01
磁学基本概念与原理
磁场与磁力线
01 磁场
由运动电荷或电流产生的特殊物理场，具有方向 和大小，可用磁感线描述。
通过分析带电粒子在静电场中的运动规律，可以 03 了解电场分布和粒子性质等信息。
静电场和恒定电流产生磁场比较
静电场和恒定电流都可以产生磁场，但它们产 生的磁场具有不同的特点。
静电场产生的磁场是瞬时的，随着静电场的消 失而消失；而恒定电流产生的磁场是持续的， 只要电流存在就会一直产生磁场。
此外，静电场和恒定电流产生的磁场在分布、 强度和方向等方面也存在差异。
02 磁力线
形象描述磁场分布的曲线，其切线方向表示磁场 方向，疏密程度表示磁场强度。
03 磁场的基本性质
对放入其中的磁体或电流产生力的作用。
磁感应强度与磁通量
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量，用B表示， 单位为特斯拉（T）。
磁通量
描述穿过某一面积的磁感线条数的物理量，用Φ表 示，单位为韦伯（Wb）。
电磁铁
利用恒定电流产生的磁场来制作电磁 铁，用于吸附铁磁性物质或作为电磁
开关等。
电磁炉
利用恒定电流产生的交变磁场来加热 铁质锅具，从而实现对食物的加热和
烹饪。
电机与发电机
电机是将电能转换为机械能的装置， 而发电机则是将机械能转换为电能的 装置。它们的工作原理都涉及到恒定 电流产生的磁场。
磁悬浮列车
利用恒定电流产生的强磁场来实现列 车的悬浮和导向，具有高速、安全、 舒适等优点。
目录
• 磁学基本概念与原理 • 静电场中的磁现象 • 恒定电流产生磁场及应用 • 电磁波与光波在磁学中的应用 • 铁磁物质及其性质研究 • 现代磁学发展前沿与挑战
01
磁学基本概念与原理
磁场与磁力线
01 磁场
由运动电荷或电流产生的特殊物理场，具有方向 和大小，可用磁感线描述。
通过分析带电粒子在静电场中的运动规律，可以 03 了解电场分布和粒子性质等信息。
静电场和恒定电流产生磁场比较
静电场和恒定电流都可以产生磁场，但它们产 生的磁场具有不同的特点。
静电场产生的磁场是瞬时的，随着静电场的消 失而消失；而恒定电流产生的磁场是持续的， 只要电流存在就会一直产生磁场。
此外，静电场和恒定电流产生的磁场在分布、 强度和方向等方面也存在差异。
02 磁力线
形象描述磁场分布的曲线，其切线方向表示磁场 方向，疏密程度表示磁场强度。
03 磁场的基本性质
对放入其中的磁体或电流产生力的作用。
磁感应强度与磁通量
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物理量，用B表示， 单位为特斯拉（T）。
磁通量
描述穿过某一面积的磁感线条数的物理量，用Φ表 示，单位为韦伯（Wb）。
电磁铁
利用恒定电流产生的磁场来制作电磁 铁，用于吸附铁磁性物质或作为电磁
开关等。
电磁炉
利用恒定电流产生的交变磁场来加热 铁质锅具，从而实现对食物的加热和
烹饪。
电机与发电机
电机是将电能转换为机械能的装置， 而发电机则是将机械能转换为电能的 装置。它们的工作原理都涉及到恒定 电流产生的磁场。
磁悬浮列车
利用恒定电流产生的强磁场来实现列 车的悬浮和导向，具有高速、安全、 舒适等优点。
大学物理课件：磁场 磁感应强度
I
N S
1820年7月21日，奥 斯忒以拉丁文报导 了60次实验的结果。
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奥斯特实验证明电流对磁铁有力的作用。同时， 人们还发现：
磁铁对载流导线也有力的作用； 磁铁对运动电荷也有力的作用； 电流与电流之间也有力的相互作用。 1882年,安培对这些实验事实进行分析的基础上，提 出了物质磁性本质的假说：
y
V与B垂直，F qVB
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定义：
磁场中各点处运动电荷不受磁力作用的方向 即为相应点磁感应强度的方向。
运动电荷在磁场中某点所受的最大磁力Fmax
与qv的比值为该点磁感应强度的大小，即：
B Fmax qv
单位： 1T (特） 1NC 1m1s 1NA1m1
重点和难点：磁感应强磁铁 磁铁间的作用。 (1)磁铁有两个极：N，S。 (2)磁极间存在相互作用力：同极相斥，异极相吸.
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在历史上很长一段时期里,人们曾认为磁 和电是两类截然不同的现象。
1819年,奥斯特 实验首次发现了电 流与磁铁间有力的 作用，才逐渐揭开 了磁现象与电现象 的内在联系。
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引入运动电荷
在磁场中引入运动电荷后，实验发现：
（1）运动电荷受力方向与电荷运动方向垂直；
（2）电荷受力的大小与电荷的电量和速率的乘积成正比， 同时还与电荷在磁场中的运动方向有关；
（3）存在特定的方向，当电荷平行或垂直该方向运动时，
其受力为零或最大。
z
B
z
v
Fmax
B
O
xV与B平行，
F
y
0
O
x v
一切磁现象都起源于电荷的运动(电流)。
近代的理论和实验都表明,物质间的磁力作 用是通过磁场传递的。即
大学物理课件：磁场的能量
磁场的能量
一、磁能的来源
LR
电流建立过程 磁场储存能量 稳态时：电源作功 = 焦耳热
K
1
2
由21 电路接通
I 增加：电源作功 = 反抗L作功+焦耳热
电源作功 > 焦耳热
有能量储存
由12 电路断开
I 减小：电源作功+ L作功 = 焦耳热
电源作功< 焦耳热
有能量放出
能结 量论 储： 存电 在源 线提 圈供 的的 磁一 场部 内分
I R2 R1
h
Wm
V wmdV
R2 0r N 2I 2 2πrhdr
R1 8π 2r 2
N 2I
4π
2h
ln
R2 R1
思考： Wm
1 2
LI 2
求自感系数
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小结：
自感储能：
Wm
1 2
LI02
磁场的能量密度：
wm
1 2
BH
1
2
B2
1 2
H 2
自感储能与电容储能比较
磁场能量密度与电场能量密度公式的比较
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LI02
B nI0
H nI0
Wm
1 2
n
2
I
02V
BH
n
2
I
2 0
1 Wm 2 BHV
均匀磁场 单位体积内
磁场的能量密度：
wm
1 2
BH
1
2
B2
1 2
H 2
上页
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小结： 自感储能与电容储能比较
自感线圈也是一个储 能元件，自感系数反
映线圈储能的本领
一、磁能的来源
LR
电流建立过程 磁场储存能量 稳态时：电源作功 = 焦耳热
K
1
2
由21 电路接通
I 增加：电源作功 = 反抗L作功+焦耳热
电源作功 > 焦耳热
有能量储存
由12 电路断开
I 减小：电源作功+ L作功 = 焦耳热
电源作功< 焦耳热
有能量放出
能结 量论 储： 存电 在源 线提 圈供 的的 磁一 场部 内分
I R2 R1
h
Wm
V wmdV
R2 0r N 2I 2 2πrhdr
R1 8π 2r 2
N 2I
4π
2h
ln
R2 R1
思考： Wm
1 2
LI 2
求自感系数
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小结：
自感储能：
Wm
1 2
LI02
磁场的能量密度：
wm
1 2
BH
1
2
B2
1 2
H 2
自感储能与电容储能比较
磁场能量密度与电场能量密度公式的比较
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LI02
B nI0
H nI0
Wm
1 2
n
2
I
02V
BH
n
2
I
2 0
1 Wm 2 BHV
均匀磁场 单位体积内
磁场的能量密度：
wm
1 2
BH
1
2
B2
1 2
H 2
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小结： 自感储能与电容储能比较
自感线圈也是一个储 能元件，自感系数反
映线圈储能的本领
大学物理电磁学ppt
0I B= ——(cos1 cos2) 4a
(6-16')
注意：1 、2是场点至导线两端的连线与导线的夹角2>1 ! 特例：无限长载流直导线 B 0 2 r B 2．圆电流的磁场 dB 0 IR2 B= ————— 2(R2+ x2)3/2 y P 0I 特例: 圆心处(x=0) B0= —— 2R
0 vq sin 2 4 r
B 变化！
3. 适用条件：v << c
名词介绍： 磁偶极子
电流的流向与法向成右手螺旋关系。 I 磁矩(磁偶极矩)：
R
n pm
pm NIS n
大小：
(6-15)
pm NIS
方向：与电流流向成右手螺旋关系 注： 磁偶极子并不局限于圆形电流。
B dx
l d2
I
x d1
解：先求 B ， 再求d m ， 后积分出m 。 0 I B B // d S 2 x 0 I l dx d Φm B dS 2 x
0 Il d2 dx m B dS S 2 d1 x
O x 4a a 2a
0 Il d 2 ln 2 d1
? 通过S1 、 S2 磁通量之比
Φm dΦm B d S
S S
I
(6-17)
I
a O C
(6-18) (6- 19)
1
3．一段圆弧电流 在圆心处的磁场
R
I x O P x
O
0 I B 4R
(6-J1)
记住以上两类典型载流导线的B公式，解题时可直接引用！ 注意方向！
解： 可看成两个直线电流的组合。B BL BL
大学物理课件-磁场的能量
Φ感
I
· Φ原 i
v
1
三 感應電動勢
1 起因：導體運動 - 磁通量變化
動生電動勢
b
2 大小： i a Ek dl
Ek v B
i
dΦm dt
感生電動勢
3 方向：標量
Ek v B
1 起因：磁場變化 - 磁通量變化
B
2 大小：
L Ek dl
S
ds t
3 感應電場方向： 左手螺旋法則
L ε 做功
純電阻R，焦耳熱 線圈L，儲存磁場能量
開關斷開瞬間，為電流衰減過程
線圈L磁場能量
純電阻R，焦耳熱 1
二 自感磁能
1 開關閉合後，電流滋長過程
L
由全電路歐姆定律
R
ε εL IR
BATTERY
電池
εI εL I I 2 R εI LI dI I 2R
dt
自感線圈 磁能
Wm
1 2
1
Wm
BHdV V2
1
wm
Wm V
Wm
1 2
B2
V
I
1 B2 1 H 2 1 BH
2 2
2ห้องสมุดไป่ตู้
磁場的能量只與磁場和磁場分佈的空間有關。
對非均勻磁場
Wm
V wmdV
1 BHdV
V2
1
電場能量與磁場能量
電容器儲能
1 CU 2 1 QU 1 Q2
2
2
2C
自感線圈儲能
1 LI2 2
電場能量密度
we
1 2
ED
1 2
εE2
不論何種原因，當穿過閉合 回路所圍面積的磁通量發生 變化時，回路中會產生感應 電動勢，且感應電動勢正比 於磁通量對時間變化率的負 值。
《大学物理磁学》课件
核磁共振谱（NMR）
利用核自旋磁矩进行研究物质结构和化学键的谱学技术。NMR可应用于有机化学、药物化学、石油化 工等领域，用于分析分子结构和化学反应机理。
磁性材料在电子器件中的应用
磁性材料
具有铁磁、亚铁磁等性质的金属和非金属材 料，如铁、钴、镍及其合金。磁性材料具有 高磁导率、低矫顽力等特点，广泛应用于电 子器件中。
洛伦兹力，用于描述磁场对运动电荷的作用。
磁场对电流的作用
安培力，用于描述磁场对电流的作用。
磁场对磁体的作用
磁体之间的相互作用力，与磁体的磁感应强度和距离 有关。
02
磁场与电流
奥斯特实验与安培环路定律
奥斯特实验
揭示了电流的磁效应，即电流能在其 周围产生磁场。
安培环路定律
描述了电流与磁场之间的关系，即磁 场线总是围绕电流闭合。
铁磁性
铁、钴、镍等金属具有显著的铁磁性，其内部原子、分子的自旋磁矩在一定条件 下自发排列形成磁畴。
磁畴结构
铁磁体内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴。不同磁畴的磁化方向不同， 导致宏观上铁磁体的磁化强度呈现出复杂的空间分布。
磁记录与磁头技术
磁记录
利用磁介质记录信息的技术，通过改变 磁介质表面的磁场方向实现信息的存储 。
详细描述
磁场对光的干涉和衍射具有重要影响。在磁场作用下，光的干涉和衍射现象会发生变化，表现为干涉条纹的移动 和衍射角的改变。这些现象在物理学中具有重要的应用价值，如光学仪器设计、光谱分析和量子力学等领域。
05
磁学的应用
磁力机械与磁力悬浮
磁力机械
利用磁场力实现机械运动的装置，如磁力泵、磁力传动器等。磁力机械具有无接触、无摩擦、低能耗等优点，广 泛应用于化工、制药、石油等领域。
利用核自旋磁矩进行研究物质结构和化学键的谱学技术。NMR可应用于有机化学、药物化学、石油化 工等领域，用于分析分子结构和化学反应机理。
磁性材料在电子器件中的应用
磁性材料
具有铁磁、亚铁磁等性质的金属和非金属材 料，如铁、钴、镍及其合金。磁性材料具有 高磁导率、低矫顽力等特点，广泛应用于电 子器件中。
洛伦兹力，用于描述磁场对运动电荷的作用。
磁场对电流的作用
安培力，用于描述磁场对电流的作用。
磁场对磁体的作用
磁体之间的相互作用力，与磁体的磁感应强度和距离 有关。
02
磁场与电流
奥斯特实验与安培环路定律
奥斯特实验
揭示了电流的磁效应，即电流能在其 周围产生磁场。
安培环路定律
描述了电流与磁场之间的关系，即磁 场线总是围绕电流闭合。
铁磁性
铁、钴、镍等金属具有显著的铁磁性，其内部原子、分子的自旋磁矩在一定条件 下自发排列形成磁畴。
磁畴结构
铁磁体内部存在许多自发磁化的小区域，称为磁畴。不同磁畴的磁化方向不同， 导致宏观上铁磁体的磁化强度呈现出复杂的空间分布。
磁记录与磁头技术
磁记录
利用磁介质记录信息的技术，通过改变 磁介质表面的磁场方向实现信息的存储 。
详细描述
磁场对光的干涉和衍射具有重要影响。在磁场作用下，光的干涉和衍射现象会发生变化，表现为干涉条纹的移动 和衍射角的改变。这些现象在物理学中具有重要的应用价值，如光学仪器设计、光谱分析和量子力学等领域。
05
磁学的应用
磁力机械与磁力悬浮
磁力机械
利用磁场力实现机械运动的装置，如磁力泵、磁力传动器等。磁力机械具有无接触、无摩擦、低能耗等优点，广 泛应用于化工、制药、石油等领域。
大学物理-磁场中的磁介质_图文_图文
试 求（1）磁介质中任意点
I
P 的磁感应强度的大小；
（2）圆柱体外面一点Q
I
的磁感强度.
解
I I
同理可求
三 铁磁质
1 磁畴
有 外 磁 场
无外磁场
2 磁化曲线 磁滞回线
B/10-4T
15
ห้องสมุดไป่ตู้10
B=f (H)
5
θ
0
400
600 800 1 000 H/(Am-1)
顺磁质的B-H曲线
当外磁场由 逐渐减小时，这种 B 的变化落后于H的变 化的现象，叫做磁滞 现象 ，简称磁滞.
由于磁滞， 时，磁感强度 ， 叫做剩余磁感强 度(剩磁).
O
磁滞回线 矫顽力
3 铁磁性材料 不同铁磁性物质的磁滞回线形状相差很大.
O
O
O
软磁材料
硬磁材料 矩磁铁氧体材料
4 磁屏蔽
把磁导率不 同的两种磁介质 放到磁场中，在 它们的交界面上 磁场要发生突变 ，引起了磁感应 线的折射.
磁屏蔽示意图
大学物理-磁场中的磁介质_图文_图文.ppt
2 顺磁质和抗磁质的磁化 分子圆电流和磁矩
顺磁质的磁化
无外磁场
顺磁质内磁场
有外磁场
无外磁场时抗磁质分子磁矩为零
抗磁质的磁化
同向时
抗磁质内磁场
反向时
3 磁化强度
分子磁矩 的矢量和
体积元
单位:
意义 磁介质中单位体积内分子 的合磁矩.
二 磁介质中的安培环路定理
分子磁矩
C
（单位体积分子磁矩数
）
传导电流 分布电流
B
C
A
D
磁场强度
(大学物理ppt第 8 章 磁场的源
μ 0 Idl sinα (因为在 dB 中α 0 ) 2 4 π r
课堂练习 有一边长为L电阻均匀分布 o 的正三角形导线框abc，与电 I a 1 源相连的长直导线1和2彼此 c 平行并分别与导线框的a点和b点相连接，导线1和 线框的ac的延长线重合，导线1和2的电流为I，如图 所示，令长直导线1、2和导线框在线框中心O点产 生的磁感应强度分别为B1、B2和B3，则O点的磁感 应强度大小： ①B=0，因为B1= B2= B3=0。 ②B=0，因为B1+ B2=0，B3=0。 ③B 0，因为虽然B1+ B2=0，但B3 0。 ④B 0，因为虽然B3=0，但B1+ B2 0。 答案： （4 ）
dl
I
0 IR2
2r 3
由对称性可知 每一对对称的电流元在P点 的磁场垂直分量相互抵消 所以
y
Id l r ˆ
I z
Idl r 组成的平面
R o
r
x .P dB x
dB dByz
x
B yz dB cos 0
I
结论：在P点的磁感强度 B Bx
0 Idl dB 4 πr 2
第三步：根据坐标 写分量式 y 组成的平面 I d l r
Id l r ˆ
R o
I z
r
x .P dB x
dB dByz
x
0 Idl dB 4 πr 2
dBx dB sin
dByz dB cos
i
一、比奥-萨伐尔定律
2. 磁通连续定理
磁场的磁感线都是闭合的曲线。 任何磁场中通过任意 封闭曲面的磁通量总
大学物理电磁学ppt完整版
05 电磁感应现象和 规律
法拉第电磁感应定律内容
01
法拉第电磁感应定律指出，当一个回路中的磁通量发生
变化时，会在回路中产生感应电动势。
02
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即e=-
dΦ/dt，其中e为感应电动势，Φ为磁通量，t为时间。
03
法拉第电磁感应定律是电磁学的基本定律之一，揭示了
电磁感应现象的本质和规律。
01
变化的电场和磁场相互激发，形成电磁波。
电磁波传播方式
02
电磁波在真空中以光速传播，不需要介质。
电磁波传播特性
03
电磁波具有横波特性，电场和磁场振动方向相互垂直，且与传
播方向垂直。
电磁波谱及其在各领域应用
电磁波谱
按频率从低到高可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、 X射线和伽马射线等。
无线电波
处于静电平衡状态的导体具有静电屏蔽效应，即外部电场 对导体内部无影响。这种效应在电磁屏蔽、静电防护等方 面有重要应用。
03 稳恒电流与电路 基础知识
稳恒电流条件及特点
稳恒电流条件
电路中各处电荷分布不随时间变化，即达到动态平衡状态。
稳恒电流特点
电流大小和方向均不随时间变化，呈现稳定的流动状态。
欧姆定律与非线性元件分析
技术应用
激光在科研、工业、医疗等领域有着广泛的应用，如激 光测距、激光雷达、激光切割、激光焊接、激光打印、 激光治疗等。随着科技的不断发展，激光的应用领域还 将不断扩大。
THANKS
感谢观看
激光原理及技术应用
激光原理
激光是一种特殊的光源，具有单色性、方向性和相干性 三大特点。激光的产生需要满足粒子数反转和光放大两 个基本条件。在激光器中，通过泵浦源提供能量，使工 作物质中的粒子被激发到高能级，形成粒子数反转分布。 当有一束光通过工作物质时，与激发态粒子相互作用， 产生受激辐射，发出与入射光相同的光子，实现光放大。 通过反射镜的反馈作用，使得光在激光器内来回反射， 不断被放大，最终从输出镜射出形成激光。
大学物理第二章电磁学PPT课件
大 学 物 理
第六章 稳恒磁场
（第一讲）
主讲：王建星
作业：6-1、6-2、6-3 本章重点： 1 .毕奥-萨伐尔定律 2 .安培环路定理 3 .求磁力的安培定律
预习：§6. 4
第六章 稳恒磁场 §6. 1 磁感(应)强度 一．基本磁现象
1．安培假说：(1822年)
1) 一切磁现象都是电流 (或运动电荷)产生的; 2) 组成磁铁的最小单元(“磁分子”)是环形电流。
B= —— 2R
O
(6-J1)
4) 若线圈是由N 匝细导线组成 可看成是N匝圆电流的磁场的迭加
O
x
x
B=N ————— 2(R2+ x2)3/2
0 IR2
(6-J2)
记住以上两类典型载流导线的B公式，解题时可直接引用！
① 任取一 I d l ，写出 d B 的大小、标明方向； ② 建立坐标，将d B 分解 d Bx d B y d Bz
③ 求各分量的积分和，Bx
④ 合成
B Bx i B y j Bz k
2 x 2 y 2 z
dB
L
x
By d By Bz d Bz
磁场
运动电荷②
2． 磁场对外表现 ① 磁场对引入其中的磁铁、运动电荷或载流导体有磁力作用；
② 载流导体在磁场中移动时，磁场力一般要作功。 与电场的规律非常相似 ——可借用电场的描述方法
三. 磁感(应)强度
洛仑兹力 磁场对运动电荷的作用力的规律： 当运动试探电荷以一定速率 v 、 磁 场 沿不同方向通过某点时,电荷所 y 受的磁力不同! 1. 存在一个特定的方向：电荷 沿该向运动不受磁力作用。 此方向与电荷种类无关. x 2.电荷沿不同于特定方向的 磁力 速度通过场中某点时， 的方向总是垂直于速度与该 特定方向组成的平面。
第六章 稳恒磁场
（第一讲）
主讲：王建星
作业：6-1、6-2、6-3 本章重点： 1 .毕奥-萨伐尔定律 2 .安培环路定理 3 .求磁力的安培定律
预习：§6. 4
第六章 稳恒磁场 §6. 1 磁感(应)强度 一．基本磁现象
1．安培假说：(1822年)
1) 一切磁现象都是电流 (或运动电荷)产生的; 2) 组成磁铁的最小单元(“磁分子”)是环形电流。
B= —— 2R
O
(6-J1)
4) 若线圈是由N 匝细导线组成 可看成是N匝圆电流的磁场的迭加
O
x
x
B=N ————— 2(R2+ x2)3/2
0 IR2
(6-J2)
记住以上两类典型载流导线的B公式，解题时可直接引用！
① 任取一 I d l ，写出 d B 的大小、标明方向； ② 建立坐标，将d B 分解 d Bx d B y d Bz
③ 求各分量的积分和，Bx
④ 合成
B Bx i B y j Bz k
2 x 2 y 2 z
dB
L
x
By d By Bz d Bz
磁场
运动电荷②
2． 磁场对外表现 ① 磁场对引入其中的磁铁、运动电荷或载流导体有磁力作用；
② 载流导体在磁场中移动时，磁场力一般要作功。 与电场的规律非常相似 ——可借用电场的描述方法
三. 磁感(应)强度
洛仑兹力 磁场对运动电荷的作用力的规律： 当运动试探电荷以一定速率 v 、 磁 场 沿不同方向通过某点时,电荷所 y 受的磁力不同! 1. 存在一个特定的方向：电荷 沿该向运动不受磁力作用。 此方向与电荷种类无关. x 2.电荷沿不同于特定方向的 磁力 速度通过场中某点时， 的方向总是垂直于速度与该 特定方向组成的平面。
大学物理 第九章 稳衡磁场 老师课件
Φm = BS cosθ = BS⊥
Φm = B ⋅ S
dΦm = B ⋅ d S Φm = ∫ B ⋅ d S
S
s⊥
θ
s
v B
θ v B
v dS
v en
v B
v θ B
单位:韦伯 单位 韦伯 1WB=1Tm2
s
3.磁场的高斯定理 磁场的高斯定理
v B
S
v dS1 v θ1 B 1
dΦm1 = B1 ⋅ d S1 > 0
y
v v
o
v F =0
+
v v
x
实验发现带电粒子在 磁场中沿某一特定直线方 向运动时不受力， 向运动时不受力，此直线 方向与电荷无关. 方向与电荷无关.
z
当带电粒子在磁场中垂直于此特定直线运动时 受力最大. 受力最大 带电粒子在磁场中沿其他方向运动时 F垂直 与特定直线所组成的平面. 于v 与特定直线所组成的平面
l
多电流情况
I1
I2
I3
B = B + B2 + B3 1
l
∫ B ⋅ d l = µ (I
0 l
2
− I3 )
以上结果对任意形状的闭合电流（ 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. 的电流）均成立.
安培环路定理
B ⋅ dl = µ0 ∑Ii ∫
l i =1
N
真空的稳恒磁场中， 真空的稳恒磁场中，磁感应强度 B 沿任一闭合 路径的积分的值，等于µ0乘以该闭合路径所包围 路径的积分的值， 的各电流的代数和. 的各电流的代数和 注意：电流I正负 正负的规定 注意：电流 正负的规定 ：I与l成右螺旋时，I 与 成 螺旋时， 之为负 为正；反之为负.
大学物理课件-第12章磁场中的磁介质及磁场总结
单位：牛顿·米
5.电荷垂直于磁场作圆周运动的轨道半径
R
mv qB
6. 周期
T
2m
qB
7.螺距h ：电荷以任意角度进入磁场 作螺旋线运动
h 2mv cos
qB
8.霍尔电压
VH
RH
IB d
霍尔系数
RH
1 nq
1.毕奥--萨伐尔定律
电流元的磁场
dB
0 4
I
dl r r3
运动电荷的磁场
B
0 4
qv r r3
（A）相同 （B）不相同 （C）不确定
答案：[ A ]
B 0nI
练习2 通有电流 I 的单匝环型线圈，将其
弯成 N = 2 的两匝环型线圈，导线长度 和电流不变，问：线圈中心 o 点的磁感 应强度 B 和磁矩 pm是原来的多少倍？
（A）4倍，1/4倍
（B）4倍，1/2倍
（C）2倍，1/4倍 （D）2倍，1/2倍
• 能产生非常强的附加磁场B´，甚至是外磁场
的千百倍，而且与外场同方向。 • 磁滞现象，B 的变化落后于H 的变化。
• B 和H 呈非线性关系， 不是一个恒量。 • 高 值。
铁磁质的分类：
磁滞回线细而窄，矫顽 力小。
磁滞损耗小，容易磁 化，容易退磁，适用 于交变磁场。如制造 电机，变压器等的铁 芯。
第12章 磁场中的磁介质 12.1 磁介质对磁场的影响 12.2 原子的磁矩 12.3 磁介质的磁化 12.4 H的环路定理 12.5 铁磁质
12.1-12.3 磁介质及其分类 一、磁介质
物质的磁性
当一块介质放在外磁场中将会与磁场 发生相互作用，产生一种所谓的“磁化” 现象，介质中出现附加磁场。我们把这种 在磁场作用下磁性发生变化的介质称为 “磁介质”。
大学物理磁学课件 (PDF格式)
规定：流向与环路绕向成右手螺旋的电流为正。
③、式中的B 是由空间所有的电流产生； I2 ∑Ii =0时， B并不一定等于零。 ④、I 不能是部分电流。
�
I1
� � ∫ B ⋅ d l = B ⋅ 2π r = µ 0 I
L
B=
µ 0I 2π r
②、r<R 圆柱体外距离轴线r的P点
� � ∫LB ⋅ dl = B2π r = µ0 ∑ Ii
−7 −2
r
P
方向：Idl × r
� �
� � � µ 0 Idl × r dB = 4π r 3 � B =
r
P
由磁场叠加原理可得载流导线在Ｐ点的磁感应强度：
µ 0 = 4π ×10 N • A ，真空中磁导率 式中
Id l 与矢量 的夹角 r θ 是
�
�
∫
� µ dB = 0 4π
� dB dN
=
µ0 4π
� � qv × r
r
3
方向由右手螺旋法则确定，
� � 垂直于 v 与r 所组成的平面。
� � Φm = ∫∫S B cosθ ⋅dS = ∫∫ B ⋅ dS
用 " Φ m " 表示。
二、高斯定理
穿过任意闭合曲面的磁通量恒等于零。
� � B ∫∫ ⋅ dS = 0
S
1 、圆形环路 � � B ∫ ⋅ d l = ∫ Bdl cos θ = B ⋅ 2π r
B= N
µ0 I 2R
2( R2 + x2 )3 2 µ nI x x B = ∫ dB = 0 [ 2 2 2 1 2 − 2 1 2 1 2 ] 2 ( R + x2 ) ( R + x1 )
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qB
回转 周期
T 2 R 2 m
v qB
螺距
：h
v//T
v0
cos
2 m
qB
螺距仅与平行于磁场
2 m
qB
v
0
cos
方向的初速度有关。
作用在质子上的洛伦兹力
一个质子以5×106m/s速度在一均匀磁场中受到8×10-14N 向西 当它垂直向上运动时。当其水平向北方向运动时，它没受到力。 求该区域磁感应强度的大小及方向。
F1 Bl1I sin
bc边:
uur uur r F1' I bc B
F1/ Bl1I sin( ) Bl1I sin
ab边: cd边:
uur uur r
Fuu2r
I
ab uur
B r
F2' I cd B
F2 Bl2I F2' Bl2 I
F2 F2/ BIl2
• F2 和 F /2产生一力偶矩
均匀磁场中电子的运动路径
一个电子以2×107m/s在垂直于0.01T的磁场中运动， 求其运动轨迹。
速度选择器
一些电子器件和设备需要一束带电粒子以近乎相同的速度运动。 这可通过使用均匀电场和均匀磁场获得，使它们排列得相互垂直。 如图所示，电量为q的粒子穿过狭缝S1进入 指向纸面内磁感应强度 B，电场强度E从阳极板指向阴极板。假如粒子以不同的速度进入， 请说明该仪器是如何选择一个特定的速度。
v⊥=v0sin 匀速圆周运动
带电粒子做螺旋线运动。
uur uur ur
fm
urqV0
B ur
ur
q(V // V ) B ur ur ur ur
qV // B qV B ur ur
qV B
大小
f m
qVB
v//=v0cos v⊥=v0sin
回转 半径
R
mv qB
mv0 sin
= 0
磁力矩有使减小
达到稳定平衡位置的趋势
稳定平衡位置
= /2
M pm B
力矩最大
=
M pm B
非稳定平衡位置
载流线圈所受的磁力矩 圆形线圈的直径为20cm有10匝。每圈的电流是3A，和线圈放在 2T的磁场中。求磁场中最大和最小磁力矩。
氢原子的磁矩
求氢原子中电子围绕原子核环绕运动的磁矩， 假设轨道半径为0.529×10-10m。
培力为
F dF
各电流元受力可分解为x 方向和y方向，由电流分 布的对称性，电流元各段 在x方向分力的总和为零， 只有y方向分力对合力有 贡献，
F dFy
由安培定律 dFy dF sin BIdl sin
由几何关系 dl Rd
p
ò 上两式代入 F dFy = BIR sinq?dq 2BIR 0
大小: dF Idl Bsin
ur r r 方向: d F / / Idl B
右手螺旋
载流导线受到的磁力
r
ur
vv
F L d F L Idl B
均匀磁场中载流直导线所受安培力
取电流元 Idl
受力大小
ur r r d F Idl B
dF BIdl sin
方向
积分
F L dF L BIdl sin BI sin L dl BIL sin
Fx dFx
Fy dFy
然后，求出合力即可。
例 在磁感强度为B的均 匀磁场中，通过一半径 为R的半圆导线中的电流 为I。若导线所在平面与 B垂直，求该导线所受的 安培力。
Fz dFz
I
解：坐标oxy 如图所示
各段电流元受到的安培力数值上都等于
dF BIdl
方向沿各自半径离开圆心向外，整个半圆导线受安
因此,
r fm
r dF dN
qnsdlr
r B
nsdl
qr
r B
fr qr Bv m
(1) fm ⊥(,B) 所组成的平面。
fm 对运动电荷不做功.
大小 fm qvB sin 力与速度方向始终垂直。
方向
不能改变速度大小， 只能改变速度方向。
粒子在同时存在电场和磁场的空间运动时，其受的合力：
关于正、负电荷受力方向
U
V1
V2
RH
BI d
RH称为霍耳系数，仅与材料有关。
实质
是导体中载流子受到洛 伦兹力作用而发生横向 漂移的结果。
分析 设载流子：q,v,n Fm qvB Fe qEH
动态平衡时： qEH qvB EH vB
U V1 V2 EHb vBb
Q I j bd qnv bd U 1 IB
结论 F BILsin 方向
ur ur ur F I Lab B
0
F 0
2
3
2
Fmax BIL
B
I
B
I
测量磁场
一个长方形线圈如图垂直地放置，磁感应强度B的方向垂直 纸面向外。磁场是均匀的，矩形线圈的上半部分不在磁场中， 线圈的平衡力测量为F=3.48×10-2N，当通过线圈的电流为 I=0.245A时，请问磁感应强度是多少？
合力F的方向： y轴正方向。
结果表明：半圆形载 流导线上所受的力与 其两个端点相连的直 导线所受到的力相等.
均匀磁场中任意形状载流导线所受的安培力
推论 在均匀磁场中任意形状闭 合载流线圈受合力为零
练习 如图 求半圆载流导线所受安培力
F 2BIR
方向竖直向上
请同学们根据以上知识点快速做本题
一个刚性导线，通过的电流为I，是由半径为R的半圆和两条直导线 构成，如图所示。该线放在均匀磁场B0中。直线部分的导线长度为 l。求该载流导线所受的净安培力。
§27-6 霍耳效应
1879年，霍耳（E. H. Hall）发现，把一载流导 体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直， 则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势 差。称为霍耳效应，这电势差称为霍耳电势差。
实验指出，在磁场不太强时，霍耳电势差 U与 电流 I 和磁感应强度B 成正比，与板的宽d 成反比。
§27-4 带电粒子在磁场中的运动
实验证明，静止的电荷在磁场中 不受力，运动电荷才受到磁场的 作用力。运动电荷在磁场中受到 的磁场力称为洛伦兹力。
一、洛伦兹力
安培力的微观本质
是运动电荷受到的磁场力的集体宏观表现
dF Idl B
I qns
r
rr
rr
dF (qns)dl B qnsdl B dN nsdl
I I
直电流
圆电流
I
I
螺线管电流
磁感应线的性质
规定： ⑴磁感应线上任意一点的 切向代表该点B的方向；
⑵垂直通过某点单位面积上的磁感应线数目等于该点B 的大小
磁感应强度
（3）磁感应线密集处磁场强；磁感应线稀疏处磁场弱。
§27-3 磁场对载流导线的作用
一、安培定律
安培力：
ur r r d F Idl B
带电粒子所受洛伦兹力总是和带 电粒子运动方向垂直，故它只能 改变带电粒子运动方向，不改变 速度大小，即洛伦兹力不作功。
带电粒子在均匀磁场中的运动 1.当带电粒子沿磁场方向运动时:
F 0 0
粒子作匀速直线运动。
2.当带电粒子的运动方向与磁场 方向垂直时:
F qv0B
fm
q
B
由于洛伦兹力与速度方向垂直，粒子在磁场中 做匀速率圆周运动。洛伦兹力为向心力
fm
q
B
正的载流子
q 0 RH 0 V1 V2 q 0 RH 0 V1 V2
负的载流子
由霍尔效应求漂移速度
一个长铜片1.8cm宽和1mm厚放置在1.2T磁场中如图所示。 当一稳定的1.5A电流穿过它时，霍尔电压测量为1.02μV。 求铜中自由电子的漂移速度。
qv0
B
m
v02 R
轨道 半径
R mv0 qB
R 0
R
T
2R
v0
2
m qB
周期
角频率 2 qB
Tm
带电粒子做匀速 圆周运动，周期和 频率与速度无关。
带电粒子做匀速圆周 运动，周期和频率与速度无关。
3.
运动r 方向沿任意方向
r ( v0
r 与B
成
角)
分解 v0：
v//=v0cos 匀速直线运动
qn d
霍耳系数：
RH
1 qn
U
V1
V2
RH
IB d
霍耳效应的应用 1、确定半导体的类型
U
V1
V2
RH
IB d
RH
1 qn
n型半导体载流子为电子 p型半导体载流子为带正电的空穴
2、根据霍耳系数的大小的测定， 可以确定载流子的浓度
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的应用。
§27-5 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 n描述。
设任意形状的平面载 流线圈的面积S，电流强度 I，定义：
载流线圈的磁矩：
Pm ISn
匀强磁场对平面载流线圈的作用
设 ab=cd= l2 , ad=bc =l1
pm与B夹角为
da边:
uur uur r F1 I da B
F2 F2/ BIl2
M
F2
l1 2
cos
F2/
l1 2
cos
F2l1 cos BIl2l1 cos
BIS cos BIS sin =IS B sin
载流线圈在磁场中受的 磁力矩
2
M pm B
M
pm B
不仅对矩形线圈成立，对在均匀磁场中 任意形状的载流平面线圈也同样成立。
回转 周期
T 2 R 2 m
v qB
螺距
：h
v//T
v0
cos
2 m
qB
螺距仅与平行于磁场
2 m
qB
v
0
cos
方向的初速度有关。
作用在质子上的洛伦兹力
一个质子以5×106m/s速度在一均匀磁场中受到8×10-14N 向西 当它垂直向上运动时。当其水平向北方向运动时，它没受到力。 求该区域磁感应强度的大小及方向。
F1 Bl1I sin
bc边:
uur uur r F1' I bc B
F1/ Bl1I sin( ) Bl1I sin
ab边: cd边:
uur uur r
Fuu2r
I
ab uur
B r
F2' I cd B
F2 Bl2I F2' Bl2 I
F2 F2/ BIl2
• F2 和 F /2产生一力偶矩
均匀磁场中电子的运动路径
一个电子以2×107m/s在垂直于0.01T的磁场中运动， 求其运动轨迹。
速度选择器
一些电子器件和设备需要一束带电粒子以近乎相同的速度运动。 这可通过使用均匀电场和均匀磁场获得，使它们排列得相互垂直。 如图所示，电量为q的粒子穿过狭缝S1进入 指向纸面内磁感应强度 B，电场强度E从阳极板指向阴极板。假如粒子以不同的速度进入， 请说明该仪器是如何选择一个特定的速度。
v⊥=v0sin 匀速圆周运动
带电粒子做螺旋线运动。
uur uur ur
fm
urqV0
B ur
ur
q(V // V ) B ur ur ur ur
qV // B qV B ur ur
qV B
大小
f m
qVB
v//=v0cos v⊥=v0sin
回转 半径
R
mv qB
mv0 sin
= 0
磁力矩有使减小
达到稳定平衡位置的趋势
稳定平衡位置
= /2
M pm B
力矩最大
=
M pm B
非稳定平衡位置
载流线圈所受的磁力矩 圆形线圈的直径为20cm有10匝。每圈的电流是3A，和线圈放在 2T的磁场中。求磁场中最大和最小磁力矩。
氢原子的磁矩
求氢原子中电子围绕原子核环绕运动的磁矩， 假设轨道半径为0.529×10-10m。
培力为
F dF
各电流元受力可分解为x 方向和y方向，由电流分 布的对称性，电流元各段 在x方向分力的总和为零， 只有y方向分力对合力有 贡献，
F dFy
由安培定律 dFy dF sin BIdl sin
由几何关系 dl Rd
p
ò 上两式代入 F dFy = BIR sinq?dq 2BIR 0
大小: dF Idl Bsin
ur r r 方向: d F / / Idl B
右手螺旋
载流导线受到的磁力
r
ur
vv
F L d F L Idl B
均匀磁场中载流直导线所受安培力
取电流元 Idl
受力大小
ur r r d F Idl B
dF BIdl sin
方向
积分
F L dF L BIdl sin BI sin L dl BIL sin
Fx dFx
Fy dFy
然后，求出合力即可。
例 在磁感强度为B的均 匀磁场中，通过一半径 为R的半圆导线中的电流 为I。若导线所在平面与 B垂直，求该导线所受的 安培力。
Fz dFz
I
解：坐标oxy 如图所示
各段电流元受到的安培力数值上都等于
dF BIdl
方向沿各自半径离开圆心向外，整个半圆导线受安
因此,
r fm
r dF dN
qnsdlr
r B
nsdl
qr
r B
fr qr Bv m
(1) fm ⊥(,B) 所组成的平面。
fm 对运动电荷不做功.
大小 fm qvB sin 力与速度方向始终垂直。
方向
不能改变速度大小， 只能改变速度方向。
粒子在同时存在电场和磁场的空间运动时，其受的合力：
关于正、负电荷受力方向
U
V1
V2
RH
BI d
RH称为霍耳系数，仅与材料有关。
实质
是导体中载流子受到洛 伦兹力作用而发生横向 漂移的结果。
分析 设载流子：q,v,n Fm qvB Fe qEH
动态平衡时： qEH qvB EH vB
U V1 V2 EHb vBb
Q I j bd qnv bd U 1 IB
结论 F BILsin 方向
ur ur ur F I Lab B
0
F 0
2
3
2
Fmax BIL
B
I
B
I
测量磁场
一个长方形线圈如图垂直地放置，磁感应强度B的方向垂直 纸面向外。磁场是均匀的，矩形线圈的上半部分不在磁场中， 线圈的平衡力测量为F=3.48×10-2N，当通过线圈的电流为 I=0.245A时，请问磁感应强度是多少？
合力F的方向： y轴正方向。
结果表明：半圆形载 流导线上所受的力与 其两个端点相连的直 导线所受到的力相等.
均匀磁场中任意形状载流导线所受的安培力
推论 在均匀磁场中任意形状闭 合载流线圈受合力为零
练习 如图 求半圆载流导线所受安培力
F 2BIR
方向竖直向上
请同学们根据以上知识点快速做本题
一个刚性导线，通过的电流为I，是由半径为R的半圆和两条直导线 构成，如图所示。该线放在均匀磁场B0中。直线部分的导线长度为 l。求该载流导线所受的净安培力。
§27-6 霍耳效应
1879年，霍耳（E. H. Hall）发现，把一载流导 体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直， 则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势 差。称为霍耳效应，这电势差称为霍耳电势差。
实验指出，在磁场不太强时，霍耳电势差 U与 电流 I 和磁感应强度B 成正比，与板的宽d 成反比。
§27-4 带电粒子在磁场中的运动
实验证明，静止的电荷在磁场中 不受力，运动电荷才受到磁场的 作用力。运动电荷在磁场中受到 的磁场力称为洛伦兹力。
一、洛伦兹力
安培力的微观本质
是运动电荷受到的磁场力的集体宏观表现
dF Idl B
I qns
r
rr
rr
dF (qns)dl B qnsdl B dN nsdl
I I
直电流
圆电流
I
I
螺线管电流
磁感应线的性质
规定： ⑴磁感应线上任意一点的 切向代表该点B的方向；
⑵垂直通过某点单位面积上的磁感应线数目等于该点B 的大小
磁感应强度
（3）磁感应线密集处磁场强；磁感应线稀疏处磁场弱。
§27-3 磁场对载流导线的作用
一、安培定律
安培力：
ur r r d F Idl B
带电粒子所受洛伦兹力总是和带 电粒子运动方向垂直，故它只能 改变带电粒子运动方向，不改变 速度大小，即洛伦兹力不作功。
带电粒子在均匀磁场中的运动 1.当带电粒子沿磁场方向运动时:
F 0 0
粒子作匀速直线运动。
2.当带电粒子的运动方向与磁场 方向垂直时:
F qv0B
fm
q
B
由于洛伦兹力与速度方向垂直，粒子在磁场中 做匀速率圆周运动。洛伦兹力为向心力
fm
q
B
正的载流子
q 0 RH 0 V1 V2 q 0 RH 0 V1 V2
负的载流子
由霍尔效应求漂移速度
一个长铜片1.8cm宽和1mm厚放置在1.2T磁场中如图所示。 当一稳定的1.5A电流穿过它时，霍尔电压测量为1.02μV。 求铜中自由电子的漂移速度。
qv0
B
m
v02 R
轨道 半径
R mv0 qB
R 0
R
T
2R
v0
2
m qB
周期
角频率 2 qB
Tm
带电粒子做匀速 圆周运动，周期和 频率与速度无关。
带电粒子做匀速圆周 运动，周期和频率与速度无关。
3.
运动r 方向沿任意方向
r ( v0
r 与B
成
角)
分解 v0：
v//=v0cos 匀速直线运动
qn d
霍耳系数：
RH
1 qn
U
V1
V2
RH
IB d
霍耳效应的应用 1、确定半导体的类型
U
V1
V2
RH
IB d
RH
1 qn
n型半导体载流子为电子 p型半导体载流子为带正电的空穴
2、根据霍耳系数的大小的测定， 可以确定载流子的浓度
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的应用。
§27-5 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 n描述。
设任意形状的平面载 流线圈的面积S，电流强度 I，定义：
载流线圈的磁矩：
Pm ISn
匀强磁场对平面载流线圈的作用
设 ab=cd= l2 , ad=bc =l1
pm与B夹角为
da边:
uur uur r F1 I da B
F2 F2/ BIl2
M
F2
l1 2
cos
F2/
l1 2
cos
F2l1 cos BIl2l1 cos
BIS cos BIS sin =IS B sin
载流线圈在磁场中受的 磁力矩
2
M pm B
M
pm B
不仅对矩形线圈成立，对在均匀磁场中 任意形状的载流平面线圈也同样成立。