电磁场与电磁波带电粒子在磁场中的运动

1、一、洛伦兹力公式一、洛伦兹力公式BvmfmsinfqvBmfqvB 7.6 带电粒子在磁场中的运动(1) (1) 洛伦兹力对电荷所做的功洛伦兹力对电荷所做的功(2) 在一般情况下，空间中电场和磁场同时存在在一般情况下，空间中电场和磁场同时存在emFffBqEqv大小大小方向方向mfv+ +qmmdddAfrfv t0说明说明二、带电粒子在均匀磁场中的运动二、带电粒子在均匀磁场中的运动1. 1. BvfqRmBq2vvqBmRvqBmRT22v粒子回转周期粒子回转周期v回转周期与速度无关回转周期与速度无关正负正负电子电子在气在气泡室泡室中的中的轨迹轨迹2. 一般情况一般情况 B/vvhcos/v

2、vsinvv带电粒子作带电粒子作螺旋运动螺旋运动vqBmR/vvqBmTh2/磁聚焦原理磁聚焦原理 B粒子粒子源源A/v( (发散角不太大的带电粒子束发散角不太大的带电粒子束) )汇聚汇聚于于 A发散角不太大的带电粒子束，它们的发散角不太大的带电粒子束，它们的螺距相同螺距相同，所以，所以经一个经一个回旋周期后，重新会聚回旋周期后，重新会聚v螺距螺距 vv螺距螺距 hT与速度无关与速度无关vvcos半径半径半径半径qBmqBmRvvsin与与 成正比成正比减少粒子纵向速度，减少粒子纵向速度，进而使其进而使其“反射反射” ” 。在非均匀磁场中，螺旋运动的在非均匀磁场中，螺旋运动的半径半径和和螺距螺

3、距都会变化都会变化qBmRv向强磁场区域运动，运动半径不断减少向强磁场区域运动，运动半径不断减少 1.1.横向磁约束横向磁约束约束带电粒子在一根磁场线附近约束带电粒子在一根磁场线附近 2. 纵向磁约束纵向磁约束 粒子运动发生粒子运动发生“反射反射” /ff f/ff/f磁镜磁镜磁镜效应磁镜效应在非均匀磁场在非均匀磁场中，纵向运动受到抑制中，纵向运动受到抑制B三、带电粒子在非均匀磁场中的运动三、带电粒子在非均匀磁场中的运动evf3.3.磁镜效应的典型应用磁镜效应的典型应用受控热核聚变实验研究受控热核聚变实验研究 能约束运动带电粒能约束运动带电粒子的磁场分布称为磁子的磁场分布称为磁镜约束镜约束 磁

4、瓶磁瓶4.4.地球的磁约束效应地球的磁约束效应 天然磁瓶天然磁瓶线圈线圈线圈线圈高温等离子体高温等离子体- - - - - -+ + + + + +vmFevBeFeE四、四、霍尔效应霍尔效应18791879年年, ,霍尔发现在一个通有电流的导体板上，若垂直于板霍尔发现在一个通有电流的导体板上，若垂直于板面施加一磁场，则在板面两侧会出现微弱电势差面施加一磁场，则在板面两侧会出现微弱电势差VIBBEv- - - - - -+ + + + + +BEvBlv)( dnqlv1IBunq d dIBK SnqIvuEl四、霍尔效应四、霍尔效应Ild电流强度电流强度)( dnqIlv nqK1霍尔系数霍尔系数(2) 区分半导体材料区分半导体材料 霍尔系数的正负与载流子电荷性质有关霍尔系数的正负与载流子电荷性质有关B+abbauu ab+bauu 0K0KIIvqn 型半导体型半导体p 型半导体型半导体vq研究半导体材料性质的有效方法（浓度随杂质、温度等研究半导体材料性质的有