运动电荷在磁场中受力

运动电荷在磁场中受力第一页，共二十九页，2022年，8月28日一、运动电荷在磁场中受力----洛伦兹力由实验知电量为q电荷在磁场中受到的洛仑兹力：各量均取SI制中的单位。考虑方向，可以写成：第二页，共二十九页，2022年，8月28日方向:q>0q<0第三页，共二十九页，2022年，8月28日阴极射线管实验洛仑兹力第四页，共二十九页，2022年，8月28日二、带电粒子垂直进入磁场

由于带电粒子所受安培力总是与运动速度方向垂直，所以运动轨迹为一圆周，洛仑兹力充当向心力。第五页，共二十九页，2022年，8月28日周期：

周期与粒子运动速度无关，速度大的粒子轨道半径大，走的路程长，第六页，共二十九页，2022年，8月28日速度小的粒子轨道半径小走的路程短，但周期都是相同的。三、带电粒子平行进入磁场由于带电粒子不受力，作匀速直线运动。第七页，共二十九页，2022年，8月28日四、带电粒子以任意角度进入磁场播放动画带电粒子以

角进入磁场，在垂直B的方向上作圆周运动，在平行于B的方向上作匀速直线运动。第八页，共二十九页，2022年，8月28日螺距h：相邻螺线间的距离第九页，共二十九页，2022年，8月28日1、质谱仪用于同位素分析的仪器。同位素有相同的质子数和电子数，但中子数不同的元素。它们的化学性质相同，无法用化学的方向将它们分离开。五、带电粒子在电场、磁场中的运动第十页，共二十九页，2022年，8月28日2、质谱仪的工作原理以速度v置入一带电量为q的粒子，粒子受到电场和磁场的共同作用。当粒子速度v较小时，Fe>

fL

粒子向左偏转被左极板吸收。+++---vE速度选择器FefLB第十一页，共二十九页，2022年，8月28日

当粒子速度v较大时，Fe<

fL，粒子向右偏转被右极板吸收。+++---vE速度选择器FefLB当粒子速度v使电场力等于洛伦兹力时，粒子竖直向下运动穿过狭缝；通过调整E和B可选择粒子速度。第十二页，共二十九页，2022年，8月28日RB’粒子以速度v垂直进入下方磁场B’+++---vE速度选择器FefLB在B’中作圆周运动的轨道半径为：第十三页，共二十九页，2022年，8月28日可知：对于同位素粒子m大，R

大；m小，R小质谱线RB’胶片屏+++---vE速度选择器FefLB这样，不同质量的粒子在胶片屏上留下不同的痕迹——质谱线。根据质谱线的位置，可推出同位素的质量。第十四页，共二十九页，2022年，8月28日1989年建成的具有世界先进水平的北京正负电子对撞机直线加速器第十五页，共二十九页，2022年，8月28日3、回旋加速器

用于产生高能粒子的装置，其结构为金属双D形盒，在其上加有磁场和交变的电场。将一粒子置于双D形盒的缝隙处，在电场的作用下，进入左半盒，播放动画第十六页，共二十九页，2022年，8月28日由于金属具有静电屏蔽作用，带电粒子在磁场的作用下作圆周运动，进入缝隙后，电场极性变换，粒子被反向加速，进入右半盒，由于速度增加，轨道半径也增加。然后又穿过缝隙，电场极性又变换，粒子不断地被加速。播放动画第十七页，共二十九页，2022年，8月28日~能量不断增大，成为高能粒子后引出轰击靶。B第十八页，共二十九页，2022年，8月28日出射粒子的速度由有动能为：第十九页，共二十九页，2022年，8月28日目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。世界第二大回旋加速器在欧洲加速中心，加速器分布在法国和瑞士两国的边界，加速器在瑞士，储能环在法国。产生的高能粒子能量为280亿电子伏特。第二十页，共二十九页，2022年，8月28日

回旋加速器国际粒子探测中心的粒子探测器第二十一页，共二十九页，2022年，8月28日六、霍尔效应1.原因:是由于运动电荷在磁场中受洛伦兹力的结果。载流导体的宽为b，厚为d。通有电流I

。IvBbdfLVHq载流导体放入磁场B中，在导体上下两表面产生霍尔电压的现象。第二十二页，共二十九页，2022年，8月28日载流导体中的运动电荷在洛伦兹力的作用下，向上偏转，在导体的上表面积累了正电荷，下表面感应出负电荷，在上下两面间形成电场E，出现霍尔电压VH。带电粒子还受到向下的电场力。IvBbdfLVHqFeE第二十三页，共二十九页，2022年，8月28日IvBbdfLVHE其中由有当电场力与洛伦兹力平衡时，

VH

稳定。Fe第二十四页，共二十九页，2022年，8月28日其中：定义：为霍尔系数。IvBbdfLVHEFe则：第二十五页，共二十九页，2022年，8月28日2.讨论1.由于导体内有大量的自由电荷，n较大，RH较小，故导体的霍尔效应较弱。2.而半导体界于导体与绝缘体之间，其内的自由电荷较少，n较小，RH较大，故半导体的霍尔效应显著。第二十六页，共二十九页，2022年，8月28日3.霍尔效应的应用①测量半导体的性质半导体根据掺杂不同，有空穴型（p型）半导体，和电子型（n型）半导体。P型半导体的主要载流子为正电荷；n型半导体的主要载流子为负电荷；第二十七页，共二十九页，2022年，8月28日P型半导体n型半导体fLvvfL由VH的正负就可知道