5带电粒子在电、磁场的运动.doc

带电粒子在电、磁场中的运动 目的：掌握洛仑兹力的特点及带电粒子的磁场中的运动轨迹。 重点：洛仑兹力的应用 洛仑兹力 运动电荷在磁场中受到的磁场力称为洛仑兹力 磁力大小为：f= qVBsinθ方向：垂直于的方向。 例题、指出右图中所示各情形里带电粒子受 力的方向，图中“×”代表垂直纸面向里的磁场， “·”代表垂直纸面向外的磁场。 【答】a向上，b向下，c向下，d向上。 二、带电粒子在均匀磁场中的运动 我们分两种情形来讨论带电粒子在均匀磁场中的运动。 （1）粒子的初速垂直于磁场 设空间存在均匀磁场，其磁感应强度为Ｂ垂直于纸面向外，一个电荷量为q(q0)、质量为m的粒子垂直于Ｂ射入磁场 ，初速度为v ，由于所受洛仑兹力与速度垂直，则带电粒子在垂直于Ｂ的平面内作匀速圆周运动。其半径、周期、频率分别为： 根据牛顿第二定律： （2）普遍情形 磁聚焦 五、霍尔效应 1、1879年霍尔发现，在通有电流金属板上加一匀强磁场，当电流的方向与磁场方向垂直时，则在与电流和磁场都垂直的金属板的两表面间出现电势差，这个现象称为霍尔效应，这个电势差称为霍尔电势差。 实验表明，在磁场不太强时，电位差 与电流强度I和磁感应强度B成正比，与板的厚度d成反比。即 比例系数 叫做霍耳系数。 2、霍耳效应可用洛仑兹力来说明。 因为磁场使导体内移动的电荷(载流子)发生偏转，结果在A、A’两侧分别聚集了正、负电荷，形成电位差。 推到验证 设导电板内载流子的平均定向速率为u，它们在磁场中受到的洛仑兹力为 。当AA’之间形成电势差后，载流子还受到一个相反的电场力 （E为电场强度, b为导电板的宽度,） 最后达到稳恒状两个力平衡 ， 设载流子的浓度为n，则电流强度I与u的关系为 于是 霍耳系数将此式与上式比较一下,可知霍耳系数 说明 霍耳系数 与载流子的浓度有关。 通过霍耳系数的测量,可以确定导体内载流子的浓度n。半导体内载流子的浓度远比金属中的载流子浓度小，所以半导体的霍耳系数比金属的大得多。而且半导体内载流子的浓度受温度、杂质以及其它原因的影响很大，因此霍耳效应为研究半导体载流子浓度的变化提供了重要的方法。 近年来霍耳效应已在科学技术的许多领域(如测量技术、电子技术、自动化技术等)中开始得到应用。我国已制出多种半导体材料的霍耳元件。 霍耳元件的主要用途：(1)测量磁场； (2)测量直流或交流电路中的电流强度和功率； (3)转换信号,如把直流电流转换成交流电流并对它进行调制,放大直流或交流信号等； (4)对各种物理量(应先设法转换成电流信号)进行四则或乘方、开方运算。霍耳元件具有结构简单而可靠、使用方便、成本低廉等优点，所以它在实际中将得到越来越普遍的应用。