"大学物理:恒定磁场"
本章主要讨论恒定电流产生的磁场——恒定磁场。主要内容包括:磁感应强度矢量、磁场对运动电荷和电流的作用、磁场的计算、毕奥—萨伐尔定律、磁场的高斯定理、磁场的安培环路定理。
§12-1 磁感应强度
磁感应强度是磁场的基本特性之一。磁感应强度矢量 B 的方向定义为小磁针北极的指向。磁感应强度矢量 B 的大小定义为qvFBmax=,其中 q 是电荷,v 是电荷的速度,F 是洛仑兹力。磁感应强度矢量 B 的单位是特斯拉(T),1T=104高斯(G)。
磁感应线是磁场中闭合曲线,任何两条磁感应线不相交。磁感应线的切线方向指向磁场方向。通过单位垂直面积的磁感应线数等于磁感应强度的大小。
§12-2 磁场对带电粒子的作用
磁场对带电粒子的作用可以用洛仑兹力公式描述:qvBFsinθ=,其中 q 是电荷,v 是电荷的速度,B 是磁感应强度矢量,θ 是电荷运动方向与磁场方向之间的夹角。洛仑兹力垂直于电荷运动速度,它对运动电荷不作功。
带电粒子在均匀磁场中的运动可以用洛仑兹力公式描述。当带电粒子以初速度进入均匀磁场时,它会作匀速圆周运动。回旋半径为R=mv/qB,回旋周期为T=2πm/qB。
§12-3 磁场的计算
磁场的计算可以用毕奥—萨伐尔定律描述。磁场的计算也可以用磁场的高斯定理描述。磁场的高斯定理是磁场的闭合曲线性质。磁场的安培环路定理是磁场的闭合曲线性质。
§12-4 磁聚焦、磁透镜
磁聚焦是磁场对电子束的聚焦作用。磁透镜是磁场对电子束的聚焦作用。磁透镜可以使电子束聚焦到同一点。
§12-5 回旋加速器
回旋加速器是使用磁场来加速带电粒子的设备。回旋加速器可以加速带电粒子到很高的能量。回旋加速器受相对论效应的限制。
§12-6 习题
习题 12-6 要求估算地磁场对电视机显象管中电子束的影响。设加速电压为 20000V,电子枪到屏幕的距离为 0.4m,地磁场大小为 0.5×10-4T,计算电子束的偏转距离。
§12-7 霍耳效应
霍耳效应是磁场对导体(半导体)中的载流子的影响。当 Fm = Fe 时,霍耳电场为 uBE = H。霍耳电势差为 duBE = HH。霍耳效应可以用洛仑兹力公式描述。