大學物理學電子教案課件

洛侖茲力復習運動電荷的磁場高斯定律安培環(huán)路定理11-5帶電粒子在電場和磁場中的運動一、帶電粒子在電場和磁場中所受的力電場力磁場力洛侖茲力的方向垂直于運動電荷的速度和磁感應強度所組成的平面，且符合右手螺旋定則。帶電粒子在電場和磁場中所受的力qBvFm2、速度方向與磁場方向垂直洛侖茲力的大小方向：垂直與速度的和磁場的方向回旋半徑回旋周期回旋頻率圓周運動+q,mR二、帶電粒子在磁場中的運動1、速度方向與磁場方向平行帶電粒子受到的洛侖茲力為零，粒子作直線運動。3、速度方向與磁場方向有夾角把速度分解成平行于磁場的分量與垂直于磁場的分量平行于磁場的方向：F//=0，勻速直線運動垂直于磁場的方向：F⊥=qvBsinθ，勻速圓周運動粒子作螺旋線向前運動，軌跡是螺旋線?；匦霃交匦芷诼菥唷Ｗ踊剞D一周所前進的距離hB螺距d與v⊥無關，只與v//成正比，若各粒子的v//相同，則其螺距是相同的，每轉一周粒子都相交于一點，利用這個原理，可實現(xiàn)磁聚焦。*帶電粒子在非均勻磁場中的運動帶電粒子進入軸對稱會聚磁場，由于磁場的不均勻，洛侖茲力的大小要變化，所以不是勻速圓周運動。且半徑逐漸變小。使沿磁場的運動被抑，而被迫反轉。象被“反射”回來一樣——磁鏡。*應用：磁約束用于受控熱核反應中地磁場，兩極強，中間弱，能夠捕獲來自宇宙射線的的帶電粒子，在兩極之間來回振蕩。1958年，探索者一號衛(wèi)星在外層空間發(fā)現(xiàn)被磁場俘獲的來自宇宙射線和太陽風的質(zhì)子層和電子層——VanAllen輻射帶三、帶電粒子在電場和磁場中的運動舉例1、電子比荷（e/m）的測定引言：電子的電量和質(zhì)量是電子基本屬性，對電子的電量、質(zhì)量和兩者的比值(即比荷)的測定有重要的意義。1897年J.J.Thomson在卡文迪許實驗室測量電子比荷，為此1906年獲Nobel物理獎。實驗裝置原理加速電子經(jīng)過電場與磁場區(qū)域發(fā)生偏轉y結論對于速度不太大的電子若每個離子所帶電量相等，由譜線的位置可以確定同位素的質(zhì)量。由感光片上譜線的黑度，可以確定同位素的相對含量。質(zhì)譜分析：帶電粒子經(jīng)過速度選擇器后，進入磁場B’中做圓周運動，半徑R為+鍺的質(zhì)譜3、回旋加速器美國物理學家勞倫斯于1934年研制成功第一臺加速器勞倫斯于1939年獲諾貝爾物理學獎。結構：密封在真空中的兩個金屬盒（D1和D2）放在電磁鐵兩極間的強大磁場中，兩盒間接有交流電源，它在縫隙里的交變電場用以加速帶電粒子。目的：用來獲得高能帶電粒子——轟擊原子核或其它粒子，觀察其中的反應，研究原子核或其它粒子的性質(zhì)。原理：使帶電粒子在電場與磁場作用下，往復加速達到高能。蘭州重離子加速器北京正負電子對撞機合肥同步輻射加速器我國最大的三個加速器4、霍耳效應1879年霍耳發(fā)現(xiàn)載流導體放在磁場中，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流二者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢差，這一現(xiàn)象稱之為霍耳效應。相應的電勢差稱為霍耳電壓?，F(xiàn)象實驗規(guī)律在磁場不太強時，霍耳電壓與電流I和磁感應強度B成正比，而與導電板的厚度d成反比I+++++++++++++++________++++++-----EBbddbuHI假設載流子是負電荷，定向漂移速度為vd與電流反向，磁場中的洛侖茲力使載流子運動，形成霍耳電場。電場力與洛侖茲力平衡時電子的漂移達到動態(tài)平衡，從而形成橫向電勢差?；舳禂?shù)––––+++I霍耳效應的經(jīng)典解釋++++–––I––––+++I*磁流體發(fā)電氣體在3000K高溫下將發(fā)生電離，成為正、負離子，將高溫等離子氣體以1000m/s的速度進入均勻磁場B中+++–––高溫等離子氣+–+－I正電荷聚集在上板，負電荷聚集在下板，因而可向外供電。小結帶電粒