磁場(chǎng)回旋加速器磁流體發(fā)電機(jī)霍爾效應(yīng)電磁流量計(jì)

1、速度選擇器質(zhì)譜儀回旋加速器磁流體發(fā)電機(jī)霍爾效應(yīng)電磁流量計(jì)一、速度選擇器裝置：平行板器件中，有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)原理：帶電粒子垂直進(jìn)入正交場(chǎng)時(shí)，只有某一速度的 粒子能沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，并從小孔中出來(lái) 其它速度的粒子將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不能從小孔中出來(lái)功能：只選擇速度，與粒子的電性、電量、質(zhì)量無(wú)關(guān)v = E / BEq=Bvq二、質(zhì)譜儀1、構(gòu)造：粒子源加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)照相底片U2、用途：把不同比荷的粒子分開(kāi)， 測(cè)量帶電粒子的荷質(zhì)比和分析同位素。粒子源加速電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)照相底片Uv分析：q /m不同r不同打在相片的不同位置 在照片上會(huì)形成若干條譜線(xiàn)狀的細(xì)條每一條普線(xiàn) 對(duì)應(yīng)于一定的荷質(zhì)比三、回旋加速器（1）構(gòu)造

2、：兩個(gè)半圓形的金屬盒，盒間有一窄縫，窄縫中有一粒子源。盒子處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，窄縫區(qū)域無(wú)磁場(chǎng)，但有交變電場(chǎng)。 2工作原理： 粒子源發(fā)出帶電粒子，在窄縫中被電場(chǎng)加速，然后進(jìn)入磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)窄縫后又被加速，進(jìn)入磁場(chǎng)又做圓周運(yùn)動(dòng)，如此這樣一直運(yùn)動(dòng)下去，最后會(huì)從盒子的外邊緣飛出。 AAAAv0v1v2v3v4AAAAv0v1v2v3v4（1）粒子每次進(jìn)入狹縫都被電場(chǎng)加速： 交變電場(chǎng)的變化周期（2）粒子的最大速度和最大動(dòng)能：= 粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的周期。粒子的最大半徑rm = D形盒的半徑：R AAAAv0v1v2v3v4（3）粒子在金屬盒中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間旋轉(zhuǎn)圈數(shù)問(wèn)題：加速電壓使粒子不斷加速，洛倫茲力并不對(duì)

3、粒子做功 但影響 最大動(dòng)能的 是 B，而不是 U ，怎么解釋?zhuān)糠治觯海?）加速電壓高，粒子每次加速后的動(dòng)能增量大，回旋 半徑增加多，回旋次數(shù)少，被加速的次數(shù)少。（2）B越大，r增加得越少，粒子回旋次數(shù)增多，被加速次數(shù) 也越多，粒子的最大動(dòng)能也越大。四、磁流體發(fā)電機(jī)1、等離子體： 氣體通常呈中性，但在高溫下，氣體會(huì)被電離成正負(fù)離子，這種狀態(tài)下的氣體稱(chēng)為等離子體。 2、磁流體發(fā)電機(jī)的原理：（1）裝置：M、N為平行金屬，板間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 讓等離子體從兩板之間垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)。MNv（2）磁流體發(fā)電機(jī)的原理：正負(fù)離子受到f洛偏轉(zhuǎn)打到兩金屬板上 兩板間產(chǎn)生電場(chǎng)、電壓。MNv當(dāng)金屬板與用電器組成閉合回路，

4、金屬板相當(dāng)于電源。電荷量積累到一定程度： f洛=F電 粒子不再偏轉(zhuǎn)兩板間電壓達(dá)到最大。此后的粒子均做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)兩板間電壓即為電源的電動(dòng)勢(shì).開(kāi)始階段：電壓較小 f洛F電兩板上電荷增多場(chǎng)強(qiáng)、電壓增大。設(shè)：平行金屬板面積-S 間距-L 等離子體電阻率- 噴入氣體的速度-v 磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度-B 板外電阻 -R求：R中的電流Eq=qvB，E=Bv，=EL=BLv。電源內(nèi)阻1、定義：當(dāng)通有電流的導(dǎo)體處在垂直于電流方向的磁場(chǎng)中時(shí)， 會(huì)在導(dǎo)體的上、下表面產(chǎn)生電壓，這一現(xiàn)象稱(chēng)為金屬導(dǎo)體IvfEqEfd2、霍爾電壓：導(dǎo)體的上、下表面所達(dá)到的穩(wěn)定的電壓。五、霍爾效應(yīng)3、霍爾電壓的計(jì)算式： 當(dāng)磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，電

5、勢(shì)差U、電流I和B的關(guān)系為：k-霍爾系數(shù)：+dbUHIB霍爾電壓：UH=Bvd. 霍爾電壓：由I= nqSv，v可表示為：I/nqS霍爾系數(shù)：S = bd例：如圖所示，長(zhǎng)方形玻璃水槽中盛有 NaCl 水溶液， 在水槽的左右側(cè) c、d 的內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片，使溶液中通 入沿x 軸正方向的電流I，沿y 軸正方向加恒定的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)B，圖中a、b是垂直于z軸方向的前后兩側(cè)面，則： A. a 處電勢(shì)等于b 處電勢(shì) B. a 處離子濃度大于b 處離子濃度 C. 溶液的上表面電勢(shì)等于下表面電勢(shì) D. 溶液的上表面處 離子濃度大于下表面處 的離子濃度bcNaIdZxyB分析：（1）電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的鈉離子沿電流方向

6、運(yùn)動(dòng)（圖中為右） 而氯離子沿電流的反方向運(yùn)動(dòng)（圖中為左）。（2） 由左手定則，它們所受的洛侖茲力都使它們偏向a 側(cè)面, 故：a側(cè)面離子濃度大于b側(cè)面的離子濃度 但由于到達(dá)a側(cè)面的電荷量相互抵消，故a側(cè)面不帶電， b側(cè)面也不帶電，導(dǎo)體中無(wú)電場(chǎng)存在。因此：導(dǎo)體內(nèi)各 點(diǎn)電勢(shì)均相等。故a、b側(cè)面電勢(shì)相等；上、下面也等（3）上、下表面離子濃度均相等。bcNaIdZxyB例：如圖所示,一塊通電的銅板放在磁場(chǎng)中, 銅板的板面與磁場(chǎng)垂直, 板內(nèi)通有圖示方向的電流 a、b分別是銅板的左右邊緣的 兩點(diǎn)，則 A. 電勢(shì)ab B. 電勢(shì)ab C. 電流增大, a-b 增大 D. 其它條件不變,將銅板改為NaCl水溶液

7、時(shí),空間各點(diǎn)的電勢(shì)大小與銅板導(dǎo)電時(shí)的情況一樣abI 分析：銅板中導(dǎo)電的電荷是電子，定向移動(dòng)的速度方向與電流的方向相反，由左手定則可判斷電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)的方向偏向a 側(cè)，a板帶負(fù)電，b板帶正電，發(fā)生霍爾效應(yīng)，電勢(shì)a b。 穩(wěn)定時(shí)，電子受力平衡 電解質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的 Na離子和Cl 離子受磁場(chǎng)力作用 均偏向b側(cè), 使b 側(cè)離子濃度大于a 側(cè)的離子濃度, 則NaCl 水溶液中各處電勢(shì)都相等.三、電磁流量計(jì)1、用途：測(cè)量可導(dǎo)電流體（如污水）在管中的流量 （單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）。bac2、模型：橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，中空部分的長(zhǎng)、寬、高 分別為圖中的 a、b、c，兩端與輸送液體的管道相連

8、 （圖中虛線(xiàn)），上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕 緣材料。 3、工作原理： 將流量計(jì)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng) B中,磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體（正、負(fù)離子）流經(jīng)該管道時(shí)，導(dǎo)體上下表面帶電，最終會(huì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（此時(shí)上、下表面間的電壓即為電源的電動(dòng)勢(shì)）。 此后的導(dǎo)體流體將在管中做勻速運(yùn)動(dòng)，流過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積保持穩(wěn)定。這時(shí)，就可測(cè)出：導(dǎo)電液體的流量Q （單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積）。bacBQ = vS = v bcQ 的計(jì)算公式：例：將流量計(jì)放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,磁場(chǎng)方向垂直前后 兩面。當(dāng)導(dǎo)電液體流經(jīng)流量計(jì)的流量穩(wěn)定時(shí)，在 管外將流量計(jì)上、下兩表面間接入電阻R和電流 表。若用I表示測(cè)得的

9、電流值。已知流體的電阻率為，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為 AI (bR+c/a) /B BI (aR+b/c) /B CI (cR+a/b) /B DI (R+bc/a) /BbacBAR（1）流量計(jì)上、下兩面間穩(wěn)定的電勢(shì)差為： 由 qU/c = qvB 得： U=Bcv（2）電源內(nèi)阻：r= l/S= c/ab（3）由 I=E/(R+c/ab) Bcv =I ( R+c/ab ) 得：v = I ( R+c/ab ) /Bc Q =vS= vbc = I (bR+c/a)/BbacBAR+-例：一塊金屬立方體三邊長(zhǎng)度分別為a、b、c，將它連在直流電路中，電流表A的示數(shù)為I，如圖所示現(xiàn)于空間加上方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，并于金屬塊前后兩表面之間連接一個(gè)直流電壓表V，其示數(shù)為U試求：（1）電壓表接線(xiàn)柱m、n中哪一個(gè)是正接線(xiàn)柱？ 哪一個(gè)是負(fù)接線(xiàn)柱？（2）金屬中的載流子（自由電子） 的定向運(yùn)動(dòng)的 速率v多大？（3）金屬中的載流子 密度n 多大？n：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)由電荷數(shù)1） n、m誰(shuí)是正接線(xiàn)柱？2）電子的速度v： 霍爾電勢(shì)差為U3）載流子的密度n：n為正、m為負(fù)由：I=nesv，得： 在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)金屬或在醫(yī)療器件中抽動(dòng)血液等導(dǎo)電液時(shí),由于不允許傳動(dòng)的機(jī)械