物理67 磁場對運動電荷的作用ppt課件

1、第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用xyzo一一 帶電粒子在電場和磁場中所受的力帶電粒子在電場和磁場中所受的力電場力電場力EqFe磁場力洛侖茲力）磁場力洛侖茲力）BqF vm+qvBmFBqEqFv 運動電荷在電運動電荷在電場和磁場中受的力場和磁場中受的力 方向：即以右手四指方向：即以右手四指 由經(jīng)小于由經(jīng)小于 的角彎向的角彎向 ，拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向拇指的指向就是正電荷所受洛侖茲力的方向.Bv180第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用T15. 0T101 . 31

2、06 . 1104 . 761914vqFB 例例 1 一質(zhì)子沿著與磁場垂直的方向運動一質(zhì)子沿著與磁場垂直的方向運動, 在在某點它的速率為某點它的速率為 . 由實驗測得這時由實驗測得這時質(zhì)子所受的洛侖茲力為質(zhì)子所受的洛侖茲力為 .求該點的磁求該點的磁感強度的感強度的 大小大小.16sm101 . 3N104 . 714解解 由于由于 與垂直與垂直 ，可得，可得vB問問 1洛侖茲力作不作功？洛侖茲力作不作功？2負電荷所受的洛侖茲力方向？負電荷所受的洛侖茲力方向？第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用二二 帶電粒子在磁場中運動舉例帶電粒子在磁場

3、中運動舉例RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRT220vmqBTf211 . 回旋半徑和回旋頻率回旋半徑和回旋頻率第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用3 . 回旋加速器回旋加速器 1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室型室. 此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1MeV的能量，的能量，為此為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎年勞倫斯獲得諾貝爾物理學獎.第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用mqBf2mqBR0v2k21v

4、mE 頻率與半徑無關頻率與半徑無關到半圓盒邊緣時到半圓盒邊緣時mRBqE22022k回旋加速器原理圖回旋加速器原理圖NSB2D1DON第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 我國于我國于1994年建年建成的第一成的第一臺強流質(zhì)臺強流質(zhì)子加速器子加速器 ，可產(chǎn)生數(shù)可產(chǎn)生數(shù)十種中短十種中短壽命放射壽命放射性同位素性同位素 .第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 例例 2 有一回旋加有一回旋加 速器，他速器，他 的交變的交變 電壓的電壓的 頻率頻率為為 ，半圓形電極的半徑為，半圓形電極的半徑

5、為0.532m . 問問 加速加速氘核所需的磁感應強度為多大？氘核所能達到的最大氘核所需的磁感應強度為多大？氘核所能達到的最大動能為多大？其最大速率有多大？（已知氘核的質(zhì)量動能為多大？其最大速率有多大？（已知氘核的質(zhì)量為為 ，電荷為，電荷為 ）. Hz10126kg103 . 327C106 . 119解解 由粒子的回旋頻率公式，可得由粒子的回旋頻率公式，可得T56. 1T106 . 11012103 . 31962722BqmfMeV7 .1622022kmRBqE170sm1002. 4mqBRv第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用2

6、 . 電子的反粒子電子的反粒子 電子偶電子偶顯示正電顯示正電子存在的子存在的云室照片云室照片及其摹描及其摹描圖圖鋁板鋁板正電子正電子電子電子B1930年狄年狄拉克預言拉克預言自然界存自然界存在正電子在正電子第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用3 . 磁聚焦磁聚焦（洛侖茲力不做功）（洛侖茲力不做功）vvv/sinvv 洛侖茲力洛侖茲力 BqFvm 與與 不垂直不垂直Bvcosvv/qBmT2qBmRvqBmd2cosvTv/螺距螺距第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用 運用運用 電子光

7、學電子光學 , 電子顯微鏡等電子顯微鏡等 . 磁聚焦磁聚焦 在均勻磁場中某點在均勻磁場中某點 A 發(fā)射一束初速相發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子差不大的帶電粒子, 它們的它們的 與與 之間的夾角之間的夾角 不盡相同不盡相同 , 但都較小但都較小, 這些粒子沿半徑不同的螺旋這些粒子沿半徑不同的螺旋線運動線運動, 因螺距近似相等因螺距近似相等, 都相交于屏上同一點都相交于屏上同一點, 此此現(xiàn)象稱之為磁聚焦現(xiàn)象稱之為磁聚焦 .0vB第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用2 . 質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀RmBq2vvvRBqm7072 73 74 76鍺的質(zhì)譜鍺

8、的質(zhì)譜.1p2p+-2s3s1s速度選擇器速度選擇器照相底片照相底片質(zhì)譜儀的示意圖質(zhì)譜儀的示意圖第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用霍 耳 效 應4 . 霍耳效應霍耳效應第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用dBIbHUdIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系數(shù)系數(shù)+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvSqnIdv第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動電荷的作用磁場對運動電荷的作用2HnehR ), 2 , 1(n 量子霍爾效應量子霍爾效應1980年）年）051015200300400100T/BmV/HU2n3n4nIURHH 霍耳電阻霍耳電阻第第6章章 穩(wěn)恒電流的磁場穩(wěn)恒電流的磁場6.76.7磁場對運動