062_洛伦兹力和电磁场控制带电粒子运动的应用实例.ppt

§7.6磁场对运动电荷的作用7-6-1带电粒子在磁场中的运动说明：1、洛仑兹力F的方向垂直于v和B所确定的平面。2、洛仑兹力F不能改变带电粒子速度v的大小，只能改变其运动方向。洛仑兹力:大小：方向：1.运动方向与磁场方向平行2.运动方向与磁场方向垂直圆周运动直线运动3.运动方向沿任意方向螺旋运动1.运动方向与磁场方向平行?=0F=0+Bv结论：带电粒子作匀速直线运动。周期：频率：带电粒子作匀速圆周运动，其周期和频率与速度无关。结论：2.运动方向与磁场方向垂直vF??????????????????????????????+BR运动方程：半径：3.运动方向沿任意方向半径：周期：螺距：结论：螺旋运动:匀速直线运动匀速圆周运动磁聚焦h近似相等均匀磁场,且?很小:例1一由南指向北均匀的磁场,磁感应强度B=1.5T.如果有一个5.0MeV的质子沿竖直向下的方向通过磁场,问作用在质子上的力有多大?(质子质量m=1.67?10-27kg)解方向向东7-6-2电磁场控制带电粒子运动的实例1、速度选择器Fm????????????????????????????????+++++++++++++--------------E+vFe相同速度带电粒子2.质谱仪质谱仪是研究物质同位素的仪器。RN：为粒子源P：为速度选择器???+-P?????????N?????????????????????????????????????????????????B结论：q,v,B不变,R与m成正比,同位素按质量大小排列。3.汤姆孙实验电子动能：电子束打在屏幕中央的条件：电子的比荷：电子的质量：4、回旋加速器回旋加速器是原子核物理、高能物理等实验研究的一种基本设备。通过半圆盒的时间：振荡器的周期：振荡器的频率：粒子动能：同步回旋加速器：随m增加而增加，但是保持不变。V?B5.霍耳效应1879年，霍尔（E.H.Hall，1855－1936）发现，把一载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差。这一现象称为霍耳效应，这电势差称为霍耳电势差。动态平衡时：xyz?V-----------II+++++++++++-----------dbB-vFeFmRH称为霍耳系数令：结论：霍耳系数RH与载流子密度n成反比。如果载流子带正电荷，则应用:(1)磁流体发电(2)测磁场(霍耳元件)(3)测载流子密度(1)在金属中，由于载流子密度很大，因此霍耳系数很小，相应霍耳效应也很弱。(2)在半导体中，载流子密度n较小，因此霍耳效应较明显。**