[物理]CH29

[物理]CH29
用書：Physics for scientists and engineers(with modern physics)(ninth edition)

作者：Raymond A. Serway/ John W. Jewett

參考書籍/作者：大學物理/Zill Y. Chen

筆記作者：曾理碩/啾咪喵

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前言：

    因為是筆記，通常以自己不會的地方做加強

    主要寫概念

    而較多複雜邏輯推理的地方會略過

    因此使用時請作為導引手冊

    請務必搭配課本使用(上方有連結)

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==========(以下為筆記內容，因為格式關係，完整資料請下載PDF)==========

29-1 統合

上學期學的是牛頓的重力學        F = ma             < 1 >

CH23 ~ CH26是靜電學                  F = qE              < 2 >

現在要學磁學                                 = qx      < 3 >

要”帶電”、”速度”才會受到磁場的力

庫倫力+磁場的力 = 羅倫斯力

簡單的說…恩…就是大雜燴考題！

判斷力的方向：

                右手開掌

單位：

                磁場公制單位：tesla(T)

                1T    =

                         =     (A為安培 = 每秒通過之電量)

                         =  gauss(G)

29-2 類題

        基本量：

                電子、質子電量：1.6* C

                電子重：                9.11* kg

                質子重：                1.67* kg

        類題：

                將帶電粒子打入垂直磁場作圓周運動 (質譜儀、迴旋加速器)

                        qvB =                 (由此方程式計算所需)

                         =  =             ()

T =  = (T為周期)

將帶電粒子打入磁場作圓周運動，兩者差角

                        將力以分量計算

                速度選擇器< 2 > + < 3 >

                        利用庫倫力與磁場的力方向相反

                        只讓特定速度的粒子能順利通過的設備

                        qvB=qE

                        v =

                質譜儀< 1 > + < 3 >

                        可計算出荷質比

qvB =

                         =  

                        其中v可以帶入速度選擇器所算出的值

                迴旋加速器< 1 > + < 3 >

                        同樣公式可知最大速度

                        得知速度能得動能

29-4 電線受磁力影響之力

        一長直電線受垂直磁力

                        F      = qxnAL    (n為數量體密度、A為截面積、L為受到磁力影響的導線長度)    

                         = qxnAL    (vA = 每秒通過體積、qn = 體電荷密度)

                         = Ix            (I = 每秒通過電量 = qnA)

        這種受力只與位移有關，與路徑長無關

        如果出發點與起始點相同則合力為0

        但是…合力矩不為0，會旋轉

29-5 磁力矩

                在封閉迴圈上的受力

                電流方向一定與磁場呈90

                但力距會隨時間改變

                最大量時(90)：

                               = Ix

                                 = xIaB + (b-x)IaB   (a, b為線圈長寬，x為一端距轉軸距離)

                                 = IabB    (ab = A面積)

                                 = IAB

                其他角度()

                               = IABsin

                                 = Ix

                        注意！這裡的方向要轉換一下(負值)

                        入紙面為順時鐘，出紙面為逆時針(正值)

S = R

V = R

 = R

a =

29-6 霍爾效應< 2 > + < 3 >

        一塊金屬上有電流

        又受外部磁場影響

        會導致其移動的帶電例子偏向一邊

        使金屬板兩端(非電流流動的兩端)產生電壓差

        這電壓差產生的庫倫力與磁場產生的力最終會達成平衡

        又分為兩種型態：

N型：電子在跑

P型：質子在跑

                qvB = qE

                E = vB

                 = Ed = vBd

                 =  =     (d為導線高、t為導線寬、n為導線帶電粒子體密度)

附錄：外積複習

1.      定義：       = <>

 = <>

 x  = <>

2.      說例：       = <1, 2, 3>

 = <-4, 5, -1>

 x      = <-2 - 15, -12 - -1, 5 - -8>

                = <-17, -11, 13>

3.      性質：      ‧( x ) = 0

‧( x ) = 0

 外積出來的向量方向與原先兩個向量都垂直

4.      注意：      內積出來是”值”

外積出來是”向量”