上海中医药大学：《物理学》课程教学资源（PPT课件）第八章 恒定磁场 第四节 磁场对运动电荷的作用、磁性药物治疗剂的临床应用

第八章 恒定磁场

第八章恒定磁场 教学基本要求 掌握描述磁场的物理量 磁感强度的 概念，理解它是矢量点函数 二 理解毕奥一萨伐尔定律，能利用它计算 一些简单问题中的磁感强度 三 理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理. 理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法 四理解洛伦兹力和安培力的公式，能分析 电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动.了解磁矩 的概念.能计算简单几何形状载流导体和载流平面 线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非 均匀磁场中所受的力和力矩

一 掌握描述磁场的物理量——磁感强度的 概念，理解它是矢量点函数. 二 理解毕奥－萨伐尔定律，能利用它计算 一些简单问题中的磁感强度. 三 理解稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理. 理解用安培环路定理计算磁感强度的条件和方法. 四 理解洛伦兹力和安培力的公式 ，能分析 电荷在均匀电场和磁场中的受力和运动. 了解磁矩 的概念. 能计算简单几何形状载流导体和载流平面 线圈在均匀磁场中或在无限长载流直导体产生的非 均匀磁场中所受的力和力矩. 第八章 恒定磁场

第四节 磁场对运动电荷的作用 带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 F。=qE 磁场力（洛仑兹力) Fm=g0×B 方向：即以右手四指由经小于180°的角弯向B, 拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向. 运动电荷在电 场和磁场中受的力 F=qgE+q⑦×B

x y z o  一 带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 F qE   e  磁场力（洛仑兹力） F q B    m  v q+ v B  Fm  F qE q B       v  运动电荷在电 场和磁场中受的力 方向：即以右手四指 由经小于 的角弯向 ， 拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向. B  v   180 第四节 磁场对运动电荷的作用

第四节 磁场对运动电荷的作用 例1一质子沿着与磁场垂直的方向运动，在 某点它的速率为3.1×10m·s1.由实验测得这时 质子所受的洛仑兹力为7.4×10-14N.求该点的磁 感强度的大小. 解由于)与垂直B,可得 F 7.4×10-14 T=0.15T 9 0 1.6×10-19×3.1×106 问1)洛仑兹力作不作功？ 2)负电荷所受的洛仑兹力方向？

T 0.15T 1.6 10 3.1 10 7.4 10 19 6 14          qv F B 例 1 一质子沿着与磁场垂直的方向运动, 在 某点它的速率为 . 由实验测得这时 质子所受的洛仑兹力为 .求该点的磁 感强度的 大小. 6 1 3.1 10 m s    7.4 10 N 14  解 由于v 与垂直 ，可得  B  问 1）洛仑兹力作不作功？ 2）负电荷所受的洛仑兹力方向？ 第四节 磁场对运动电荷的作用

第四节 磁场对运动电荷的作用 二带电粒子在磁场中运动举例 1.回旋半径和回旋频率 ⑦。⊥B 2 B 9voB m 必、× R XX × = R mvo qB × 2元R 2元m T= qB X 1 gB f T 2元m

二 带电粒子在磁场中运动举例 R q B m 2 0 0 v v  qB m R 0 v  B   v 0  qB R m T 2π 2π 0   v m qB T f 2π 1   1 . 回旋半径和回旋频率 第四节 磁场对运动电荷的作用

第四节 磁场对运动电荷的作用 2.电子的反粒子 电子偶 1930年狄 拉克预言 自然界存 在正电子 显示正电 B 子存在的 正电子 电子 云室照片 铝板 及其摹描 图

2 . 电子的反粒子 电子偶 显示正电 子存在的 云室照片 及其摹描 图 铝板 正电子 电子 B   1930年狄 拉克预言 自然界存 在正电子 第四节 磁场对运动电荷的作用

第四节 磁场对运动电荷的作用 3.磁聚焦 洛仑兹力 Fm =gδ×B (洛仑兹力不做功) δ与B不垂直 一B ō=)儿+ō B R vy vcos0 v using 2元m R mv T= 2元m 9B 9B 螺距d=vyT=c0s9 qB

3 . 磁聚焦 （洛仑兹力不做功）    v v v //    v  vsinθ  洛仑兹力 F q B    m  v  与B 不垂直  v  v vcosθ //  qB m T 2π  qB m R   v qB m d 2π 螺距  v//T  vcos 第四节 磁场对运动电荷的作用

第四节 磁场对运动电荷的作用 磁聚焦 在均匀磁场中某点A发射一束初速相 差不大的带电粒子，它们的0与之间的夹角日 不尽相同，但都较小，这些粒子沿半径不同的螺旋 线运动，因螺距近似相等，都相交于屏上同一点，此 现象称之为磁聚焦 。 &☒&88&8888&88&88&☒&88☒88&8 应用 电子光学，电子显微镜等

应用 电子光学 , 电子显微镜等 . 磁聚焦 在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相 差不大的带电粒子, 它们的 与 之间的夹角 不尽相同 , 但都较小, 这些粒子沿半径不同的螺旋 线运动, 因螺距近似相等, 都相交于屏上同一点, 此 现象称之为磁聚焦 . v0   B  第四节 磁场对运动电荷的作用

第四节 磁场对运动电荷的作用 三带电粒子在电场和磁场中运动举例 1.电子比荷的测定 + 速度选择器 AA --0 9正----- eE=eo×B E B

. ... . . . . .. ... + - A A’ K + L d . . . . . . ... . . . . 1 p p2 . . .. . . . . . ... . .. . . . .. . . . ... . ... . . . . . . 三 带电粒子在电场和磁场中运动举例 1 . 电子比荷的测定 速度选择器 eE e B     v0  B E v0  第四节 磁场对运动电荷的作用

第四节 磁场对运动电荷的作用 + ×X××X×X××× P-10 而 0 ×KX×*天××× O×××米×××米×× X XX××XX×××X P2 a n-tar= eEL eE L 7,=at= 2 m.Vo eEL eF Ld 0 arctan y arctan y2 dtan Vo m.V m。o

2 e 0 2 1 2 1 2 1         v L m eE y at e 0 v v L m eE at y   2 0 e 0 arctan arctan v v v m y eEL    2 e 0 2 tan v Ld m eE y  d   1 p p2 L d + - 1 y 2 y o y x 0 v   第四节 磁场对运动电荷的作用