磁场对运动电荷的作用及其应用

§10-7-8磁场对运动电荷的作用及其应用一洛仑兹力二霍尔效应三量子霍耳效应1精选ppt一洛仑兹力n-电荷数密度v-电荷定向运动速度电流元Idl受的安培力电流定义S每个带电粒子受到的磁场力--洛仑兹力21矢量式洛仑兹力：注意：q有正有负方向：S2洛仑兹力特点(1)

v=0时，f洛＝0，磁场对静止电荷无作用。(3)f洛不作功。所以，不改变运动电荷速度大小，只是改变方向，使路径发生弯曲。(2)θ

=0或π

，f洛＝0。电荷在磁场中做匀速直线运动。3洛仑兹力提供向心力电荷作匀速率圆周运动4回旋加速器原理图NSBO~N频率与半径无关到半圆盒边缘时5盘旋加速器1932年劳伦斯研制第一台盘旋加速器的D型室

此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖.6

我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素.7螺距以自由电子为例v和B成任意角θ，运动电荷作螺旋线运动。盘旋半径盘旋周期8

应用电子光学,电子显微镜等.

磁聚焦在均匀磁场中某点A

发射一束初速相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此现象称之为磁聚焦。91986年诺贝尔物理学奖——电子显微镜与扫描隧道显微镜

1926年布什〔H.Busch〕发表了有关磁聚焦的论文，指出电子束通过轴对称电磁场时可以聚焦，如同光线通过透镜时可以聚焦一样，因此可以利用电子成像。电子束波长比光波波长短得多，可以预期运用电子束成像的电子显微镜可以得到比光学显微镜高得多的分辨率。

1928年-1929年期间，鲁斯卡在参与示波管技术研究工作的根底上，进行了利用磁透镜和静电透镜使电子束聚焦成像的实验研究.1933年，鲁斯卡在加速电压75kV下，运用焦距为3mm的磁透镜获得12000倍放大率

恩斯特·鲁斯卡从1937年开始着手研制商品电子显微镜，1938年制成两台电子显微镜，

1939年西门子公司制造的第一台商品电子显微镜终于问世。

10二霍尔效应11

由于洛仑兹力作用，处于磁场中的载流导体内部产生一横向电场和横向电压的现象，叫做霍尔效应。2实验规律：RH－霍耳系数，由材料性质决定。3理论解释：1现象：霍尔电势差12I++++

+

+-----最终状态：大小相等，方向相反霍耳电压霍耳系数13霍耳效应的应用2〕测量n，研究半导体载流子的浓度。1〕判断半导体的类型I++++---P型半导体+-+++---N型半导体-I+-霍耳电压14KMNR4)磁流体发电根本原理示意图高温高速的等离子气体

垂直于气流的方向上加有磁场

电极上获得连续输出的电能

导电管霍耳电势差3)测量磁场〔高斯计〕霍耳电压15三量子霍耳效应1

整数量子霍耳效应(2)

条件1)

低温2)

强磁场

定义(3)

霍耳电阻(1)

发现1980年，德国物理学家冯•克利青(K.Von.Klitzing)从金属--氧化物半导体场效应管中发现了量子霍耳效应。(4)

量子霍耳效应的应用建立直流电阻基准16整数量子霍尔效应

表达式〔量子化〕172分数量子霍耳效应2)

条件1)更低温度；2)更强磁场1)

发现1982年，崔琦（D.C.Tsui）等人发现分数量子霍耳效应。3)表达式18崔琦：分数量子霍尔效应1998诺贝尔物理学奖19质谱仪.......................................