[理化生]第9章磁場課程講解(存儲版)

　　

【正文】 20cm 處，向 X 方向轉移多少？ Y ??Z X R O x y B?入射時向 X 方向偏轉 （ 2） mEmE KK221 2 ??? ?? ????? msmBemFa ?（ 3） meBmR ?? ?由 222)( RyxR ??? mmyRRx 22 ????物理系：史彭 大學物理：磁場 霍爾效應 1879年 霍爾發現在一個通有電流的導體板上，若垂直于板面施加一磁場，則板面兩側會出現微弱電勢差 (霍爾效應 ) Bqf m ??? ?? v電場力 : 洛倫茲力 : 實驗結果 dIBKU ab ?受力分析 v?l d I B?a b qmf?E?Eqfe ?? ?(方向向下 ) (方向向上 ) + + + + – – – – 物理系：史彭 大學物理：磁場 0)( ??? BqEq ??? v當達到動態平衡時： dnq vl? nqdIBUab ? nqK1?BE h v?lEU hab ? Blv? (霍耳系數 ) SnqI v?它是研究半導體材料性質的有效方法 （ 濃度隨雜質、溫度等變化 ） 討論 (1) 通過測量霍爾系數可以確定導電體中載流子濃度 物理系：史彭 大學物理：磁場 (2) 區分半導體材料類型 —— 霍爾系數的正負與載流子電荷性質有關 B?+ + + + – – – – abba uu ?ab+ + + + – – – – ba uu ? 0?K0?KI Ivq?N 型半導體 P 型半導體 vq?B?高溫導 電氣體 B?沒有機械轉動部分造成的 能量損耗 —— 可提高效率 特點： (3) 磁流體發電 物理系：史彭 大學物理：磁場 一 . 磁介質及其分類 1. 磁介質 —— 任何實物都是 磁介質 磁介質放入外場 0B?rBB ??0r?—— 相對磁導率 反映磁介質對原場的影響程度 0B?B??B?磁介質產生“磁化場” B??可同向，可反向 磁介質中的磁場 B?0BB r??（各向同性介質） BBB ??? ??? 0167。兩段圓弧的長度和半徑分別為 l1 、 R1和 l2 、 R2,且兩段圓弧共心。B?P abc d??????????????dacdbcablBlBlBlBlB??????????ddddd?? ?? dcba lBlB ddBab2? abi0??2/0 iB ??推廣： 有厚度的無限大平面電流 2/0 jdB ??jxB 0??? 在外部 ? 在內部 jdx 物理系：史彭 大學物理：磁場 磁場一作業提示 物理系：史彭 大學物理：磁場 一 .選擇題 : 2 如圖所示：邊長為 a 的正方形四個角上固定有四個電量均為 q 的點電荷 。 A、 B相距為 d，A、 C相距 d/2， B、 C兩板都接地 （ 如圖 ） ， A板帶正電荷 Q，不計邊緣效應 。 L1I2IP3I4I43 I,I物理系：史彭 大學物理：磁場 ? ? ?? L i lB ?? d 010 ?? ??kiiI? —— 安培環路定律 恒定電流的磁場中，磁感應強度沿一閉合路徑 L 的線積分等于路徑 L 包圍的電流強度的代數和的 0 μ 倍 內IμlBL 0d ?????? ?? ??? L iL lBlB ???? dd則磁場環流為 包圍的電流 物理系：史彭 大學物理：磁場 (1) 積分回路方向與電流方向呈右螺旋關系 滿足右螺旋關系時 0?iI 反之 0?iI(2) 磁場是有旋場 —— 電流是磁場渦旋的軸心 (3) 安培環路定理只適用于閉合的載流導線，對于任意設想的一段載流導線不成立 ? ?L lB ?? d ? ?? ??? L laI dc o sc o s4 210 ???圖中載流直導線 , 設 4/21 ??? θθaaI ??? 22224 0? 20 I?? I0??例 討論 則 L 的環流為 : a?IL 1?2?物理系：史彭 大學物理：磁場 例 求無限長圓柱 面 電流的磁場分布。 畢奧－薩伐爾定律 一 .畢奧－薩伐爾定律 靜電場 : 取 qd E?d ?? EE ?? d磁 場： 取 lI ?d B?d ?? BB ?? d200 d4d rrlIB ??? ????畢－薩定律： 0r? 單位矢量 真空中的磁導率 270 AN104 ?????大小： 20 s i nd4d rlIB ????方向：右螺旋法則 ? P lI ?d r??B?物理系：史彭 大學物理：磁場 例如： lI ?dP r?B? lI ?dr?B?r?B?lI ?d r?0?B（ 3） 一段載流導線在場點 P 處產生的磁場 P lI?d r??Bd?A B ?? ????BAL rrlIB200 d4dB???? ?（ 4）閉合載流導線在場點 P 處產生的磁場 ?? ???? 200 d4dBrrlIB ?????P lI?d r??Bd?物理系：史彭 大學物理：磁場 （ 1） 載流直導線的磁場 解 20 s i nd4d rlIB ????求距離載流直導線為 a 處 一點 P 的磁感應強度 B?20 s i nd4d rlIBB ??? ????I a lI?dr?? B?P 各電流元產生的磁感應強度的方向相同 求磁感應強度的方法 lI ?d B?d B?二 .畢－薩定律的應用 物理系：史彭 大學物理：磁場 1?2??c s car ??? dc s cd 2al ?? ? ?? c o tc o t aal ?????根據幾何關系 )c o s( c o s4 210 ??? ??? aIB??? 21 ds i n4 0 θθaIB ???I a lI ?dr??P l 由電流元方向確定 ? ?2方向 物理系：史彭 大學物理：磁場 (1) 無限長直導線 )c o s( c o s4 210 ??? ??? aIB01 ?? ??2?aIB?? 20? 方向：右螺旋法則 (2) 任意形狀直導線 01 ?B)180c o s90( c o s4 0002 ??? aIB ?aI?? 40?P a I 1 2 B?r?討 論 B?I 1?2?P 物理系：史彭 大學物理：磁場 I b (3) 無限長載流平板 P B??dxB?d解 bxII dd ?rIB?? 2dd 0? ???? xxP BBB d?? ?c o sd B??? 100 dθP bIB ?? ybbI 2a r c t a n0?? ??? ds e cd 2yx ?r???s e c2d0byxI??? ?? 20 20 s e cd22b xbyI??x y O xdyb2a r c t a n1 ??B?d1?物理系：史彭 大學物理：磁場 (1) (2) (3) 分析： ybbIBp 2a r c t a n0???(1) by ??yIbyIbBP ???? 2200 ??ybyb22a r c t a n ?無限長載流直導線 (2) by ?? 22a r c t a n??ybbIbIBP 2200 ?? ???? i021??無限大板 031 ?? BB iB 02 ??磁屏蔽 i i 物理系：史彭 大學物理：磁場 2 載流圓線圈的磁場 求軸線上一點 P 的磁感應強度 20 d4d rlIB???)(d4 220xRlI????根據對稱性 0??B?? ?c o sd B?? xBB d rR??c os2/32220)(2 xRIRB???方向滿足右手定則 R x O lI ?d B?dB??d?r?P x I ??? dlrIRB 304 ?? Rdl ?2??物理系：史彭 大學物理：磁場 2/32220)(2 xRIRB???(1) 0?x 載流圓線圈的圓心處 RIB 20??(2) 一段圓弧在圓心處產生的磁場 ??? 220 ??RIBRI?? 40 ???I 如果由 N 匝圓線圈組成 RINB20??討 論 物理系：史彭 大學物理：磁場 右圖中，求 O 點的磁感應強度 解 01 ?B43202 ?? RIB ? RI83 0??I 1 2 3 R O 例 )c o s( c o s4 2103 ??? ??? RIBRI?? 40?321 BBBB ???2 1 ??θ ??2 θ物理系：史彭 大學物理：磁場 Rx ??(3) 2/32220)(2 xRIRB???3202 xIRB ??302 xIS??????nISp m ?? ?定義： 磁矩 I S n?mp?302 xpB m?????N 匝線圈的磁矩 nNI Spm ?? ?物理系：史彭 大學物理：磁場 求繞軸旋轉的均勻帶電圓盤軸線上的磁場和圓盤的磁矩 解 2/ Rq ?