帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng).ppt

1、3、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),一.速度選擇器：,在如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。 這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，勻速（或者說沿直線）通過,所以叫速度選擇器。,原理：在電、磁場(chǎng)中，若不計(jì)重力，則：,Eq=Bqv 即v=E/B,速度選擇器： 1.速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負(fù)無關(guān)； 2. 帶電粒子必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說沿直線）通過速度選擇器。 否則偏轉(zhuǎn)。 3.注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向搭配。, , ,v,將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力將做負(fù)功，動(dòng)能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡

2、是一條復(fù)雜曲線。,4、若vE/B時(shí)：,電場(chǎng)力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)， 電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能將增大，洛倫茲力也將增大；,5、若vE/B時(shí)：,練習(xí): 在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，射出時(shí)粒子的動(dòng)能減少了，為了使粒子射出時(shí)動(dòng)能增加，在不計(jì)重力的情況下，可采取的辦法是： A.增大粒子射入時(shí)的速度 B.減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 C.增大電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度 D.改變粒子的帶電性質(zhì),BC,2如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v=E/B，那么: ( ) A帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過 B. 帶負(fù)電粒子

3、必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過 C不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過 D. 不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過,c,二.磁流體發(fā)電機(jī),磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，右圖是它的示意圖，平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等粒子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，AB兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把AB和用電器連接，AB就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。,原理,B,正電荷,Eq=Bqv,磁流體發(fā)電機(jī),Eq=Bqv,電動(dòng)勢(shì)：E=Ed=Bvd,電流：I=E/（R+r）,1、圖中AB板哪一個(gè)是電源

4、的正極？,2、此發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)：（兩板距離為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子速度為v，電量為q）,B板,練習(xí)：如圖所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，平行金屬板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，兩板間距離為20，要使AB端的輸出電壓為220V，則等離子垂直射入磁場(chǎng)的速度為多少？,代入數(shù)據(jù)得v=2200m/s,電流的方向如何？,由B到A,磁流體發(fā)電機(jī),原理是：等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛侖茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢(shì)差.,設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，相距L，等離子體的電阻率為，噴入氣體速度為v，板間磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)?shù)入x子氣體勻速通過A、B板間時(shí)，A、B板上聚

5、焦的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，即為電源電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)通過R的電流是多大？,R,E, r,電源內(nèi)電阻r=L/s,E 場(chǎng)q=BqV，E場(chǎng)=BV,電動(dòng)勢(shì)E= E場(chǎng)L=BLV,圖是電磁流量計(jì)的示意圖，在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上的ab兩點(diǎn)間的電動(dòng)勢(shì)U，就可以知道管中液體的流量Q-單位時(shí)間內(nèi)流過液體的體積（m3/s）。已知管的直徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，試推出Q與U的關(guān)系表達(dá)式。,流體為：導(dǎo)電液體,目的：測(cè)流量,三、電磁流量計(jì),若管道為其他形狀,如矩形呢?,四、 霍耳（E.C.Hall)效應(yīng),在一個(gè)通有電流的導(dǎo)體板上，垂直于板面施加一磁場(chǎng)，則平行磁

6、場(chǎng)的兩面出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象是1879年美國(guó)物理學(xué)家霍耳發(fā)現(xiàn)的，稱為霍耳效應(yīng)。該電勢(shì)差稱為霍耳電勢(shì)差 。,霍耳,霍爾元件,例：如圖9-31所示為一電磁流量計(jì)的示意圖，截面為正方形的非磁性管，其邊長(zhǎng)為d，內(nèi)有導(dǎo)電液體流動(dòng)，在垂直液體流動(dòng)方向加一指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B?，F(xiàn)測(cè)得液體a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為 U（ a、b為流量計(jì)上下表面的兩點(diǎn)），求管內(nèi)導(dǎo)電液體的流量Q。,（09年寧夏卷）醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來監(jiān)測(cè)通過動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差。在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零。在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160V，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小