7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动.ppt

电子偶：理论和实验都表明，正电子总是伴随着电子一起出现的，犹如成对成双的配偶，故称之为电子——正电子偶，简称电子偶或电子对。 第七章 恒定磁场 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 物理学 第五版 * 1-0 第一章教学基本要求 物理学 第五版 一 带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 磁场力（洛伦兹力） + 2）洛仑兹力作不作功？ 问 1）负电荷所受的洛仑兹力方向？ 二 带电粒子在磁场中运动举例 粒子做匀速直线运动 + q 运动电荷在磁场中所受的磁场力—洛仑兹力: Ⅰ. 运动电荷在电场和磁场中受的力 1 . 回旋半径和回旋频率 Ⅱ. 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 铅板 正电子 电子 1930年狄拉克预言自然界存在正电子 (电子对的湮灭) （电子对的生成） 银河系中央，物质与反物质湮灭时产生的γ射线爆,康普顿卫星1997年摄。 反物质引发的大爆炸 3 磁聚焦 （洛伦兹力不做功） 洛伦兹力 与 不垂直 螺距 h B ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 螺距d与v⊥无关，只与v//成正比，若各粒子的v//相同，则其螺距是相同的，每转 一周粒子都相交于一点，利用这个原理，可实现磁聚焦。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 应用 电子光学 , 电子显微镜等 . 以上都是均匀磁场，如果是非均匀磁场中将有以下应用： 磁约束 如果上述纵向磁场是 不均匀的，那么带电粒 子在磁场中的 都沿着场强增强方向越来越小。 　 同时，并恒受到一个指向磁场较弱的方向的作用力，结果使得粒子向着磁场增强方向上的运动被完全抑止（即带电粒子沿轴向作减速运动），而被迫返转就像光线遇到镜面被反射回来一样。 如果使磁场的分布是中间弱两端强，那么粒子束就只能被约束在一定的空间来回振荡――这就是所谓磁塞效应，或磁镜效应。 在受控热核反应装置中，一般都采用这种磁场把等离子体约束在一定的范围内。因为此时等离子气体的温度高达成107—108K，没有一个有形的容器能把这样高温的气体容纳住，只有用磁约束的方法来约束它们。 资料表明：有机燃料（石油、煤、天燃气）只够再用几百年；核裂变材料也只够用1—2千年；而蕴藏在海水中的核聚变材料——重氢，却可用1011年，与宇宙年龄同样长。 范·阿仑辐射带 上述磁约束现象也存在于宇宙空间。例如地球的磁场分布就是两极强中间弱。 当外层空间运动的大量带电粒子（宇宙射线）进入地磁范围，它们就绕磁感应线作螺旋线运动。由于在近地极处磁场增强，作螺旋线运动的粒子将被折回，结果在沿磁感应线的区域内来回振荡，形成范·阿仑辐射带。 带电粒子在磁场中的作用 范·阿仑辐射带的存在，可以阻止太阳风中的高能粒子对生命的破坏。 行星磁场的产生要有两个条件。其一，要有足够大的热内核；其二，要有足够快的自转速度。 火星的自转速度虽然较大，但热内核太小；金星的热内核虽然够大，但自转速度又太慢，因此它们的磁场几乎为零。由于它们没有范·阿仑辐射带对高能粒子的约束，这两个与地球的物理条件相似的星球上没有生命，这也是原因之一。 霍 耳 效 应 4 . 霍耳效应 I 霍耳电压 霍耳系数 + + + + + + - - - - - I + + + + - - - P 型半导体 + - 霍耳效应的应用 1）判断半导体的类型 + + + - - - N 型半导体 - I + - 由 UH 的正负就可知道半导体的类型。 A、测量微弱的磁场强度 高斯计 利用此原理制成高斯计测量外界磁场。探头用霍耳元件制成，通过测量 UH，折算成 B 。 2）用作传感器 探头 B、测量大电流----几万安培 B I 用霍耳元件测量大电流周围的磁场，可推算出动力线中流过的电流I 再由无限长电流 I 与 B 之间的关系可知 I 。 第七章 恒定磁场 7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动 物理学 第五版