通电螺线管的磁场是怎样分布的？质谱仪与回旋加速器的原理是怎样的？为什么在地球两极存在极光？8月7日，《张朝阳的物理课》第七十七期开播，张朝阳坐镇搜狐视频直播间，介绍怎么计算通有反向电流的无穷长直导线中垂线上的磁场以及无穷长螺线管的磁场分布，讨论质谱仪、回旋加速器的物理原理，解释了地球极光的形成原因。
张朝阳带着网友们复习了电动力学中常用的六个方程，然后开始介绍求电流产生的磁感应强度的一些例子，其中包括无穷长反向电流对在中垂线上的磁感应强度与无穷长螺线管的磁场分布。从无穷长反向电流对的例子可以知道，通过让导线成对组合，可以大大降低外部的磁场大小，从而有效降低磁场对外界的影响。对螺线管的计算表明，通电螺线管的外部磁场为0，螺线管空腔内的磁场是均匀磁场，这在工业上非常有用。
然后，张朝阳介绍了带电粒子在磁场中的受力情况，并介绍了带电粒子在均匀磁场中的运动：如果带电粒子以垂直磁场的速度运动，那么它将作圆周运动；如果带电粒子以倾斜的速度运动，那么带电粒子将会绕着磁感线前进。他分析，即使在磁感线偏转的情况下，带电粒子仍然会绕着磁感线前进。根据带电粒子在磁场中的运动规律，张朝阳给网友们科普了质谱仪与回旋加速器的原理。
张朝阳介绍，地磁场使得太阳分中的高能带电粒子绕着磁感线前进去到地球的两极，这些高能带电粒子在两极接近大气层后就会激发空气分子，使得这些空气分子释放出美丽的极光，也正因为这一点，地球两极的高能粒子辐射高于赤道的。
目前，《张朝阳的物理课》已直播七十余期，内容丰富、覆盖广泛，理论公式由浅入深、繁简交融。此外，在直播方面，搜狐视频正持续打造知识直播平台，邀请各个科学领域的头部播主入驻，进行科普知识直播。（柯岩）
来源： 光明网
