§8-5 带电粒子在电场和磁场中运动.ppt

* 一、带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 磁场力（洛仑兹力） + 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. 带电粒子在电场和磁场中所受作用及运动 例 : 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. 解 由于 与垂直 ，可得 问 1）洛仑兹力作不作功？ 2）负电荷所受的洛仑兹力方向？ 例：宇宙射线中的一个质子以速率v= 1.0×107m/s竖直进入地球磁场内，估算作用在这个质子上的磁力有多大？ 解:在地球赤道附近的地磁场沿水平方向，靠近地面处的磁感应强度约为B= 0.3×10-4T ，已知质子所带电荷量为q =1.6×10-19 C ，按洛仑兹力公式，可算出场强对质子的作用力为 这个力约是质子重量(mg=1.6×10-26N）的109倍，因此当讨论微观带电粒子在磁场中的运动时，一般可以忽略重力的影响。 设有一均匀磁场，磁感应强度为 ，一电荷量为 、质量为 的粒子，以初速 进入磁场中运动。 （1）如果 与 相互平行 粒子作匀速直线运动。 （2）如果 与 垂直 粒子作匀速圆周运动。 二、带电粒子在磁场中运动 周期 轨道半径 带电粒子在磁场中的作用 （3）如果 与 斜交成?角 粒子作螺旋运动。 带电粒子在磁场中的作用 三、带电粒子在磁场中运动举例 1 . 回旋半径和回旋频率 聚焦磁极 电子显微镜中的磁聚焦 2 . 磁聚焦 磁聚焦 （洛仑兹力不做功） 洛仑兹力 与 不垂直 螺距 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 . 四、带电粒子在非均匀磁场中运动 带电粒子在磁场中的作用 （1）会聚磁场中作螺旋运动的带正电的粒子掉向返转 带电粒子在磁场中的作用 （2）磁约束装置 带电粒子在磁场中的作用 （3）非均匀磁场的应用：范?艾仑(Van Allen)辐射带 带电粒子在磁场中的作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - A A’ K + d L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 五、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 d L + - o d L + - o d L + - o 上述计算 的条件 电子比荷 2 . 质谱仪 70 72 73 74 76 锗的质谱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 3 . 回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室. 第一台回旋加速器真空室直径：10.2cm 此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖. 美国费米实验室大型加速器：直径 2000 m *