《大学物理：7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理：7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动一一 带电粒子在电场和磁场中所受的力带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力电场力磁场力磁场力（洛仑兹力洛仑兹力）+ 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，拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向洛仑兹力的方向.第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动 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
2、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质子所受的洛仑兹力为洛仑兹力为 .求该点的磁求该点的磁感强度的感强度的 大小大小.解解 由于由于 与垂直与垂直 ，可得，可得问问 1）洛仑兹力作不作功洛仑兹力作不作功？2）负电荷所受的）负电荷所受的洛仑兹力方向？洛仑兹力方向？第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动二二 带电粒子在磁场中运动举例带电粒子在磁场中运动举例1 . 回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和
3、磁场中的运动2 . 电子的反粒子电子的反粒子 电子偶电子偶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1930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第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动3 . 磁聚焦磁聚焦（洛仑兹力不做功洛仑兹力不做功）洛仑兹力洛仑兹力 与与 不垂直不垂直螺距螺距第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动 应用应用 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
4、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 不尽相同不尽相同 , 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, 此此现象称之为磁聚焦现象称之为磁聚焦 .第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动. . . . . . . .+-A AK+dL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5、. . . . . . . .三三 带电粒子在电场和磁场中运动举例带电粒子在电场和磁场中运动举例1 . 电子比荷的测定电子比荷的测定速度选择器速度选择器第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动dL+-o第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动dL+-o第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动dL+-o上述计算上述计算 的条件的条件电子电子比荷比荷第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场
6、中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动2 . 质谱仪质谱仪7072 73 74 76锗的质谱锗的质谱.+-速度选择器速度选择器照相底片照相底片质谱仪的示意图质谱仪的示意图第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动3 . 回旋加速器回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的年劳伦斯研制第一台回旋加速器的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.第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中
7、的运动带电粒子在电场和磁场中的运动频率与半径无关频率与半径无关到到半圆盒边缘时半圆盒边缘时回旋加速器原理图回旋加速器原理图NSBON第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动 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，可产生数十种中数十种中短寿命放短寿命放射性同位射性同位素素 .第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动 例例 2 有一回旋加有一回旋加 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
8、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需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大氘核所能达到的最大动能为多大动能为多大？其最大速率有多大其最大速率有多大？（已知氘核的质量（已知氘核的质量为为 ，电荷为，电荷为 ）. 解解 由粒子的回旋频率公式，可得由粒子的回旋频率公式，可得第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动霍 耳 效 应4 . 霍耳效应霍耳效应第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动I霍耳电压霍耳电压霍耳霍耳系数系数+ + + + + - - - - -第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动 量子霍尔效应量子霍尔效应（1980年）年） 霍耳电阻霍耳电阻第七章第七章 稳恒磁场稳恒磁场7 7 7 7 带电粒子在电场和磁场中的运动带电粒子在电场和磁场中的运动I+ + +- - -P 型半导体型半导体+-霍耳效应的应用霍耳效应的应用2）测量磁场测量磁场霍耳电压霍耳电压1）判断半导体的类型判断半导体的类型+ + +- - - N 型半导体型半导体-I+-
