帶電粒子在磁場中運(yùn)動

1、一 帶電粒子在磁場中所受的力電場力磁場力（洛倫茲力）+ 運(yùn)動電荷在電場和磁場中受的力 方向：即以右手四指由 經(jīng)小于 的角彎向 ，拇指的指向就是正電荷所受洛倫茲力的方向.1二 帶電粒子在磁場中運(yùn)動舉例1 回旋半徑和回旋頻率回旋半徑：2解（1）由能量守恒定律，有（2） 例1 在垂直紙平面的均勻磁場的作用下，有一電子束在紙平面內(nèi) ，作如圖所示的圓周運(yùn)動，其半徑為R = 15 cm. 已知電子是在 的加速電壓下，由靜止獲得作勻速圓周速度的. 試求：（1）均勻磁場的磁感強(qiáng)度是多少？（2）電子的角速率是多少？32 磁聚焦洛倫茲力 與 不垂直螺距4 應(yīng)用 電子光學(xué) , 電子顯微鏡等 . 磁聚焦 在均勻磁場中

2、某點 A 發(fā)射一束初速相差不大的帶電粒子, 它們的 與 之間的夾角 不盡相同 , 但都較小, 這些粒子沿半徑不同的螺旋線運(yùn)動, 因螺距近似相等, 都相交于屏上同一點, 此現(xiàn)象稱之為磁聚焦 .51 質(zhì)譜儀7072737476鍺的質(zhì)譜.-+速度選擇器照相底片質(zhì)譜儀的示意圖三 帶電粒子受電磁場作用的現(xiàn)代技術(shù)運(yùn)用舉例62 回旋加速器 1932 年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D形室. 此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到1 MeV的能量，為此1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎.7頻率與半徑無關(guān)到半圓盒邊緣時回旋加速器原理圖NSBON8 我國于1996年建成的第一臺強(qiáng)流質(zhì)子加速器 ，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位

3、素 .9 例 2 有一回旋加速器 ，他的交變電壓的頻率為 ，半圓形電極的半徑為0.532 m . 問：加速氘核所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大？氘核所能達(dá)到的最大動能為多大？其最大速率有多大？（已知氘核的質(zhì)量為 ，電荷為 . ）解 由粒子的回旋頻率公式，可得10S一 安 培 力洛倫茲力 安培定律 磁場對電流元的作用力11 有限長載流導(dǎo)線所受的安培力 安培定律 意義: 磁場對電流元作用的力的大小為 的方向垂直于 和 所組成的平面, 且與 同向 .12 例 1 設(shè)在真空中有兩根相距為d 的無限長平行直導(dǎo)線， 分別通以電流 和 ，且電流的流向相同，試求單位長度上的導(dǎo)線所受的安培力為多少？解 13 國際單位制中

4、電流單位安培的定義 在真空中兩平行長直導(dǎo)線相距 1 m ，通有大小相等、方向相同的電流，當(dāng)兩導(dǎo)線每單位長度上的吸引力為 時，規(guī)定這時的電流為 1 A （安培）. 問 若兩直導(dǎo)線電流方向相反二者之間的作用力如何？可得14例一長直電流 I 旁邊垂直放一長度為L的直線電流 i ，其近端與長直電流相距為a , 求：電流i受的力。adxxIi解:X方向 15ABCO根據(jù)對稱性分析解 例 2 如圖所示一通有電流 I 的閉合回路放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的均勻磁場中， 回路平面與磁感強(qiáng)度 垂直 . 回路由直導(dǎo)線 AB 和半徑為 r 的圓弧導(dǎo)線 BCA 組成 ，電流為順時針方向, 求磁場作用于閉合導(dǎo)線的力.16因AC

5、OB由于故 注意：可以證明，在均勻磁場中，任意形狀的載流導(dǎo)線閉合回路的平面與磁感強(qiáng)度垂直，此閉合回路不受磁場力的作用.17 M,N O,PMNOPI二 磁場對載流線圈的力矩如圖所示，均勻磁場中有一矩形載流線圈MNOP18MNOPI M,N O,P線圈有N 匝時（適用于任意線圈）19IB. . . . . . . . . . . . . . . . .IBB+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + I穩(wěn)定平衡不穩(wěn)定平衡討 論（1） 方向與 相同（2）方向相反（3）方向垂直力矩最大20 結(jié)論: 均勻磁場中，任意形狀剛性閉合平面通電線圈所受的力和

6、力矩為與 成右螺旋0pqq=穩(wěn)定平衡非穩(wěn)定平衡 磁矩21 例 一無限長載流 I 的導(dǎo)線，中部彎成如圖所示的四分之一圓周 AB，圓心為O，半徑為R，則在O點處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為 （A） （B） （C） （D）22 例 一長直載流 I 的導(dǎo)線，中部折成圖示一個半徑為 R 的圓，則圓心的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為 （A） （B） （C） （D） 023（A） ，且環(huán)路上任意一點（B） ，且環(huán)路上任意一點（C） ，且環(huán)路上任意一點（D） ，且環(huán)路上任意一點 常量 例 圖中有兩根“無限長” 載流均為 I 的直導(dǎo)線，有一回路 L，則下述正確的是24 例 如圖所示流出紙面的電流為2I，流進(jìn)紙面的電流為I，則下述各式中哪一個是正確的? (A)(B)(C)(D)25 例 在均勻磁場中，有兩個平面線圈，其面積 A1 = 2A2，通有電流 I1 = 2I2，它們所受到的最大磁力矩之比 M1 / M2等于 （A）1 （B）2 （C）4 （D）1 / 4 例 一帶電粒子，垂直射入均