大學(xué)物理課件：第8章 恒定電流的磁場(chǎng)3

1、8-5 帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)1. 洛倫茲力 帶電粒子運(yùn)動(dòng)的方向與磁場(chǎng)方向成夾角 時(shí)，所受磁力：大?。悍较颍?洛倫茲力2. 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2.1 設(shè)有一均勻磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 ，一電荷量為 、質(zhì)量為 的粒子，以初速 進(jìn)入磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。（1）如果 與 相互平行粒子作勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2）如果 與 垂直粒子作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。周期軌道半徑帶電粒子在磁場(chǎng)中的作用FR +v（3）如果 與 斜交成角 粒子作螺旋運(yùn)動(dòng)。帶電粒子在磁場(chǎng)中的作用（1）會(huì)聚磁場(chǎng)中作螺旋運(yùn)動(dòng)的帶電粒子掉向返轉(zhuǎn)2.2 帶電粒子在非均勻磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中的作用（2）磁約束裝置帶電粒子在磁場(chǎng)中的作用（3）非均勻磁場(chǎng)的應(yīng)用：

2、范艾侖(Van Allen)輻射帶帶電粒子在磁場(chǎng)中的作用 帶有電荷量 的粒子在靜電場(chǎng) 和磁場(chǎng) 中以速度 運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的作用力將是 1.磁聚焦3、帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和應(yīng)用 在顯像管、電子顯微鏡和真空器件中，常用磁聚焦來(lái)聚焦電子束。磁聚焦磁聚焦2、回旋加速器V 回旋加速器是原子核物理、高能物理等實(shí)驗(yàn)研究的一種基本設(shè)備。 B通過半圓盒的時(shí)間：振蕩器的周期：頻率：粒子動(dòng)能：V B3、速度選擇器FmFe+v + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - -E4、質(zhì)譜儀 質(zhì)譜儀是研究物質(zhì)同位素的儀器。RN ：為粒子源P：為速度選擇器+- P N

3、BIIB5、霍爾效應(yīng) 1879年，霍爾（E.H.Hall）發(fā)現(xiàn)，把一載流導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中時(shí)，如果磁場(chǎng)方向與電流方向垂直，則在與磁場(chǎng)和電流兩者垂直的方向上出現(xiàn)橫向電勢(shì)差。這一現(xiàn)象稱為“霍耳效應(yīng)”，這電勢(shì)差稱為“霍耳電勢(shì)差”。+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - U1U2 實(shí)驗(yàn)指出，在磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，霍耳電勢(shì)差U與電流強(qiáng)度I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比，與板的寬d成反比。RH 稱為霍耳系數(shù)，僅與材料有關(guān)。xyzIIdbB- - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + +

4、+ + + +U1U2 U-vFeFm動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比得: 霍耳系數(shù)RH與電荷密度n成反比。在金屬中，由于電荷密度很大，因此霍耳系數(shù)很小，相應(yīng)霍耳效應(yīng)也很弱。而在一般半導(dǎo)體中，電荷密度n較小，因此霍耳效應(yīng)也較明顯。例11-5 把一寬為2.0cm，厚1.0cm的銅片，放在B=1.5T的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)垂直通過銅片。如果銅片載有電流200A，求呈現(xiàn)在銅片上下兩側(cè)間的霍耳電勢(shì)差有多大？霍耳電勢(shì)差解 每個(gè)銅原子中只有一個(gè)自由電子，故單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n即等于單位體積內(nèi)的原子數(shù)。已知銅的相對(duì)原子質(zhì)量為64，1mol 銅（0.064kg）有6.01023個(gè)原子（阿伏加得羅常數(shù)），銅的密度為9.0103 kg/m3，所以銅片中自由電子的密度銅片中電流為200A時(shí)，霍耳電勢(shì)差只有22V，可見在通常情況下銅片中的霍爾效應(yīng)是很弱的。在半導(dǎo)體中，載流子濃度n遠(yuǎn)小于單位金屬中自由電子的濃度，因此可得到較大的霍耳電勢(shì)差。在這些材料中能產(chǎn)生電流的數(shù)量級(jí)約為1mA，如果選用