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1、一.洛伦兹力, 实验结果,9.6 带电粒子在磁场中的运动,以速度v运动的单个带电量q的粒子在磁场中受到的磁场力f,演示实验, 安培力与洛伦兹力的关系,(1) 洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直，故,说明,对电荷不作功,(2) 在一般情况下，空间中电场和磁场同时存在时，带电 粒子所受的力为,(3) 安培力是大量带电粒子洛伦兹力的矢量叠加,(4) 为负时，,反向,只改变粒子的方向,而不改变它的速率和动能,二.带电粒子在均匀磁场中的运动,情况,带电粒子的运动不受磁场影响,情况,O,R,R 与 成正比,T 与 无关,讨论,(1) 如何观察粒子的轨迹？,云室，,气泡室,(2) 确定粒子的速度和能量。,(3)
2、 判别粒子所带电荷的正负。,带电粒子的偏转方向,它是磁聚焦, 回旋加速器的基本理论依据,过饱和蒸汽,不稳定状态,过热液体,根据,来判断,(4) 回旋加速器,带电粒子,加速 带电粒子,利用,高频交流电压,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,-,+,实际上中间很窄,根据宇宙射线轰击 铅板所产生的粒子 轨迹, 发现了正电子,相对论效应,回旋加速器, 一般情况,带电粒子作螺旋运动,粒子的速度 与 斜交成 角,若只有 分速度,则粒子在垂直于 的平面内作匀速圆周运动。,若只有 分速度,磁场对带电粒子没有作用力，,的方向作匀速直线运动。,粒子将沿平行于,R,旋转周期,磁聚焦原理,粒子 源
3、A,当 很小时,接收 器 A/,即:当带电粒子束发散角不太大时，若带电粒子的速度 又大致相同，,应用,重新会聚。,回旋半径,螺距,因其轨迹有几乎相同的螺距，,粒子束经过一个回旋周期后，,则带电,它广泛应用于真空器件中，特别是电子显微镜中, 磁约束原理,在非均匀磁场中，速度方向与磁场方向不同的带电粒子，也要作螺旋运动，但半径和螺距都将不断发生变化,磁场增强，运动半径减少,强磁场可约束带电粒子在一根磁场线附近的很小范围内 作螺旋运动,三. 带电粒子在非均匀磁场中的运动, 横向磁约束,能约束缚带电粒子运动的磁场的作用效应, 磁约束,减少粒子的纵向前进速 度，使粒子运动发生“反射”,纵向磁约束,磁镜,
4、在非均匀磁场中，纵向运动受到拟制 磁镜效应,受控热核聚变实验研究,能约束运动带电粒 子的磁场分布称为磁 镜约束 磁瓶（磁塞）,磁镜效应的典型应用,高温等离子体,极光诗歌 罗蒙诺索夫俄 自然的规律安在？ 在半夜时升起了晨曦， 这不是太阳设置的宝座， 也不是冰封的海洋， 而是闪动的火焰。 啊！冰冷的火笼罩着我们， 啊！虽说是夜里， 白天却来到了人间。,是什么令明亮的射线在黑夜中抖动， 又是什么在天空中触发了颀长的火？ 如同没有雷暴云的闪电， 从地面向高空攀登， 它究竟怎样成为凝结的蒸气， 仲冬时节变成了喷涌的火？,漠河极光,a,四.霍尔效应,在一个通有电流的导体(或半导体)板上，若垂直于板面施加一
5、磁场，则在与电流和磁场都垂直的方向上,板面两侧会出现微弱电势差, 霍尔效应,(1) 装置,l,d,I,b,实验结果,(2) 原理,横向电场阻碍电子的偏转,洛伦兹力使 电子偏转,演示实验,当达到动态平衡时：,霍耳系数,讨论,(1) 通过测量霍尔系数可以确定导电体中载流子浓度,研究半导体材料性质的有效方法（浓度随杂质、温度等变化）,(2) 区分半导体材料, 霍尔系数的正负与载流子电荷性质有关,电压出现的面的位置,N 型半导体,P 型半导体,(3) 霍尔效应原理的应用 磁流体发电,高温导 电气体,没有机械转动部分造成的 能量损耗可提高效率, 无污染,起动快,特点：,(1) 该半导体是p 型，n 型,(2) 载流子的浓度 n,解,求,例,I,a,b,c,A,(1),所以该半导体是n 型,A 面上积聚正电荷,面上积聚负电荷,(2),
