[中学教育]一带电粒子在电场和磁场中所受的力ppt课件

1、青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义xyzo一带电粒子在电场和磁场中所受的力一带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力电场力EqFe磁场力磁场力BqF vm+qvBmFBqEqFv 运动电荷在电运动电荷在电场和磁场中受的力场和磁场中受的力 方向：即以右手四指方向：即以右手四指 由经小于由经小于 的角弯向的角弯向 ，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向.Bv180称为洛仑兹力称为洛仑兹力(Lorentz force)青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义T15. 0T101 . 3106 .

2、 1104 . 761914vqFB 例例 1 一质子沿着与磁场垂直的方向运动一质子沿着与磁场垂直的方向运动, 在在某点它的速率为某点它的速率为 . 由实验测得这时由实验测得这时质子所受的洛仑兹力为质子所受的洛仑兹力为 .求该点的磁求该点的磁感强度的感强度的 大小大小.16sm101 . 3N104 . 714解解 由于由于 与垂直与垂直 ，可得，可得vB问问 1洛仑兹力作不作功？洛仑兹力作不作功？2负电荷所受的洛仑兹力方向？负电荷所受的洛仑兹力方向？dd0WFl青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRT220vmqBTf211 . 盘旋半径

3、和盘旋频率盘旋半径和盘旋频率二带电粒子在磁场中运动举例二带电粒子在磁场中运动举例青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义2 . 电子的反粒子电子的反粒子(antiparticle) 电子偶电子偶(electron pair)显示正电显示正电子存在的子存在的云室照片云室照片及其摹描及其摹描图图铝板铝板正电子正电子电子电子B1930年狄年狄拉克预言拉克预言自然界存自然界存在正电子在正电子青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义3 . 磁聚焦磁聚焦(magnetic focusing)洛仑兹力不做功洛仑兹力不做功vvv/sinvv 洛仑兹力洛仑兹力 BqFvm 与与 不垂直不垂直Bv

4、cosvv/qBmT2qBmRvqBmd2cosvTv/螺距螺距青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义 运用运用 电子光学电子光学 , 电子显微镜等电子显微镜等 . 磁聚焦磁聚焦 在均匀磁场中某点在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相发射一束初速相差不大的带电粒子差不大的带电粒子, 它们的它们的 与与 之间的夹角之间的夹角 不尽一样不尽一样 , 但都较小但都较小, 这些粒子沿半径不同的螺旋这些粒子沿半径不同的螺旋线运动线运动, 因螺距近似相等因螺距近似相等, 都相交于屏上同一点都相交于屏上同一点, 此此景象称之为磁聚焦景象称之为磁聚焦 .0vB青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物

5、理讲义. . . . . . . .+-A AK+dL. . . . . . .1p2p. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .三带电粒子在电场和磁场中运动举例三带电粒子在电场和磁场中运动举例1 . 电子比荷电子比荷(也叫荷质比也叫荷质比:charge mass ratio)的测定的测定速度选择器速度选择器BeEe0vBE0v青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义20e212121vLmeEaty0evvLmeEaty20e0arctanarctanvvvmeELy20e2tanvLdmeEdy1p2pdL+-1y2yoyx0

6、v青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义20e20e2121vvLdmeELmeEyyy20e2tanvLdmeEdy20e212121vLmeEaty1p2pdL+-1y2yoyx0v青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义1p2pdL+-1y2yoyx0v2220eLLdEmeyv1220e2LLdyEmevBE0v上述计算上述计算 的条件的条件cv122e2LLdyBEme电子电子比荷比荷青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义2 . 质谱仪质谱仪(mass spectrometer)RmBq2vvvRBqm7072 73 74 76锗的质谱锗的质谱.1p2p+

7、-2s3s1s速度选择器速度选择器照相底片照相底片质谱仪的表示图质谱仪的表示图/E BvmRqBv青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义3 . 盘旋加速器盘旋加速器(cyclotron) 1932年劳伦斯研制第一台盘旋加速器的年劳伦斯研制第一台盘旋加速器的D型室型室. 此加速器可将质子和氘核加速到此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，的能量，为此为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义mqBf2频率与半径无关频率与半径无关到半圆盒边缘时到半圆盒边缘时mRBqE22022k盘旋加速器原理图盘旋加速器原理图N

8、SB2D1DON0qBRmv产生加速电场的交产生加速电场的交变电流频率与该频变电流频率与该频率一样。率一样。青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义 我国于我国于1994年建年建成的第一成的第一台强流质台强流质子加速器子加速器 ，可产生数可产生数十种中短十种中短寿命放射寿命放射性同位素性同位素 .青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义 例例 2 有一盘旋加有一盘旋加 速器，他速器，他 的交变的交变 电压的电压的 频率频率为为 ，半圆形电极的半径为，半圆形电极的半径为0.532m . 问问 加速加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能到达的最大氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所

9、能到达的最大动能为多大？其最大速率有多大？知氘核的质量动能为多大？其最大速率有多大？知氘核的质量为为 ，电荷为，电荷为 . Hz10126kg103 . 327C106 . 119解解 由粒子的盘旋频率公式，可得由粒子的盘旋频率公式，可得T56. 1T106 . 11012103 . 31962722BqmfMeV7 .1622022kmRBqE170sm1002. 4mqBRv青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义霍 耳 效 应4 . 霍耳效应霍耳效应(Hall effect)稳定后稳定后emFF HqE dqBv即即青岛科技大学大学物理讲义青岛科技大学大学物理讲义dBIbHUdIBRUHH霍耳电压霍耳电压BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系数系数+qdv+ + + + + - - - - -eFmFbdqndvS