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1、,一、带电粒子在电场和磁场中所受的力,电场力,磁场力（洛仑兹力）,运动电荷在电场和磁场中受的力,方向：即以右手四指 由经小于 的角弯向 ，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向.,带电粒子在电场和磁场中所受作用及运动,例 : 一质子沿着与磁场垂直的方向运动, 在某点它的速率为 . 由实验测得这时质子所受的洛仑兹力为 .求该点的磁感强度的 大小.,解 由于 与垂直 ，可得,问 1）洛仑兹力作不作功？,2）负电荷所受的洛仑兹力方向？,例：宇宙射线中的一个质子以速率v= 1.0107m/s竖直进入地球磁场内，估算作用在这个质子上的磁力有多大？,解:在地球赤道附近的地磁场沿水平方向，靠近地面处的磁感应
2、强度约为B= 0.310-4T ，已知质子所带电荷量为q =1.610-19 C ，按洛仑兹力公式，可算出场强对质子的作用力为,这个力约是质子重量(mg=1.610-26N）的109倍，因此当讨论微观带电粒子在磁场中的运动时，一般可以忽略重力的影响。,设有一均匀磁场，磁感应强度为 ，一电荷量为 、质量为 的粒子，以初速 进入磁场中运动。,（1）如果 与 相互平行,粒子作匀速直线运动。,（2）如果 与 垂直,粒子作匀速圆周运动。,二、带电粒子在磁场中运动,周期,轨道半径,带电粒子在磁场中的作用,（3）如果 与 斜交成角,粒子作螺旋运动。,带电粒子在磁场中的作用,三、带电粒子在磁场中运动举例,1
3、. 回旋半径和回旋频率,聚焦磁极,电子显微镜中的磁聚焦,2 . 磁聚焦,磁聚焦,（洛仑兹力不做功）,洛仑兹力,与 不垂直,螺距,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 .,四、带电粒子在非均匀磁场中运动,带电粒子在磁场中的作用,（1）会聚磁场中作螺旋运动的带正电的粒子掉向返转,带电粒子在磁场中的作用,（2）磁约束装置,带电粒子在磁场中的作用,（3）非均匀磁场的应用：范艾仑(Van Allen
4、)辐射带,带电粒子在磁场中的作用,五、带电粒子在电场和磁场中运动举例,1 . 电子比荷的测定,上述计算 的条件,2 . 质谱仪,3 . 回旋加速器,1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.,第一台回旋加速器真空室直径：10.2cm,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.,美国费米实验室大型加速器：直径 2000 m,欧洲核子研究中心(CERN)座落在日内瓦郊外的加速器：大环是直径8.6km的强子对撞机，中环是质子同步加速器。,频率与半径无关,到半圆盒边缘时,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 .,例 2 有一回旋加 速器，他 的交变 电压的 频率为 ，半圆形电极的半径为0.532m . 问 加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为 ，电荷为 ）.,解 由粒子的回旋频率公式，可得,霍耳,4 . 霍耳效应,霍 耳 效 应,霍耳电压,量子霍尔效应（1980年）,霍耳电阻,霍耳效应的应用,2）测量磁场,霍耳电压,1）判断半导体的类型,
