帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

§7.7帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)結(jié)束放映§7.7帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)結(jié)束放映一帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中所受的力電場(chǎng)力磁場(chǎng)力（洛倫茲力）運(yùn)動(dòng)電荷在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中受的力一帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中所受的力電場(chǎng)力磁場(chǎng)力（洛倫茲力二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)那么:二、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)粒子做勻速直線運(yùn)動(dòng)那么:粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)××××××××××××××××××××××××××××××粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)××××××××××××××××××××qR此時(shí)，帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中作等螺距的螺旋運(yùn)動(dòng)。qR此時(shí)，帶電粒子在均勻磁場(chǎng)中qR螺距h

：三、帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用舉例qR螺距h：三、帶電粒子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用舉例1.磁聚焦在顯像管、電子顯微鏡和真空器件中，常用磁聚焦來(lái)聚焦電子束。

如圖，一束速度大小近似相同且與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的夾角θ很小的帶電粒子流從同一點(diǎn)出發(fā)進(jìn)入均勻磁場(chǎng)中。磁聚焦原理1.磁聚焦在顯像管、電子顯微鏡和真空器件中

用于產(chǎn)生高能粒子的裝置，其結(jié)構(gòu)為金屬雙D形盒，在其上加有磁場(chǎng)和交變的電場(chǎng)。將一粒子置于雙D形盒的縫隙處，在電場(chǎng)的作用下，進(jìn)入左半盒，由于金屬具有靜電屏蔽作用，帶電粒子在磁場(chǎng)的作用下作圓周運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入縫隙后，電場(chǎng)極性變換，粒子被反向加速，進(jìn)入右半盒，因速度增加，軌道半徑也增加。然后又穿過(guò)縫隙，電場(chǎng)極性又變換，粒子不斷地被加速。能量不斷增大，成為高能粒子后引出轟擊靶。2.回旋加速器用于產(chǎn)生高能粒子的裝置，其結(jié)構(gòu)為金屬雙D形盒，~B回旋加速器~B回旋加速器粒子的動(dòng)能：軌道半徑：粒子引出速度：振蕩器的周期：做圓周運(yùn)動(dòng)的周期：回旋加速器一般適用于加速質(zhì)量較大的粒子，不宜用于加速電子。粒子的動(dòng)能：軌道半徑：粒子引出速度：振蕩器的周期：做圓周運(yùn)動(dòng)

目前世界上最大的回旋加速器在美國(guó)費(fèi)米加速實(shí)驗(yàn)室，環(huán)形管道的半徑為2公里。產(chǎn)生的高能粒子能量為5000億電子伏特。

世界第二大回旋加速器在歐洲加速中心，加速器分布在法國(guó)和瑞士?jī)蓢?guó)的邊界，加速器在瑞士，儲(chǔ)能環(huán)在法國(guó)。產(chǎn)生的高能粒子能量為280億電子伏特?；匦铀倨髂壳笆澜缟献畲蟮幕匦铀倨髟诿绹?guó)費(fèi)米加速實(shí)驗(yàn)室，環(huán)用于分析同位素和測(cè)量離子荷質(zhì)比的重要儀器。(1)分析同位素

用于分離同位數(shù)有相同的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)，但中子數(shù)不同的元素。它們的化學(xué)性質(zhì)相同，無(wú)法用化學(xué)的方法將它們分離開(kāi)。(2)質(zhì)譜儀的工作原理

以速度v置入一帶電量為q的粒子，粒子受到電場(chǎng)和磁場(chǎng)的共同作用。當(dāng)粒子速度較小時(shí)，電場(chǎng)力大于洛倫茲力，粒子向左偏轉(zhuǎn)被左極板吸收。+++---vE速度選擇器FefLB3.質(zhì)譜儀用于分析同位素和測(cè)量離子荷質(zhì)比的重要儀器。(1)分析同位素

當(dāng)粒子速度較大時(shí)，電場(chǎng)力小于洛倫茲力，粒子向右偏轉(zhuǎn)被右極板吸收。當(dāng)粒子速度滿足電場(chǎng)力等于洛倫茲力時(shí)，有

于是速度滿足上式的粒子豎直向下運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)狹縫進(jìn)入下方磁場(chǎng)B′；通過(guò)調(diào)整E和B可選擇粒子速度。RB’+++---vE速度選擇器FefLB質(zhì)譜儀當(dāng)粒子速度較大時(shí)，電場(chǎng)力小于洛倫茲力，粒子向右偏可知，質(zhì)量大的同位素粒子，軌道半徑大，質(zhì)量小的同位素粒子，軌道半徑小。不同質(zhì)量的粒子在膠片屏上留下不同的質(zhì)譜線。根據(jù)質(zhì)譜線的位置，可推出同位素的質(zhì)量。質(zhì)譜線在B′中作圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑由RB’膠片屏+++---vE速度選擇器FefLB7072737476鍺的質(zhì)譜質(zhì)譜儀可知，質(zhì)量大的同位素粒子，軌道半徑大，質(zhì)量小的同位素粒子，軌4、霍耳效應(yīng)

1879年，霍耳（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。稱為霍耳效應(yīng)，這電勢(shì)差稱為霍耳電勢(shì)差。4、霍耳效應(yīng)1879年，霍耳（E.H.H實(shí)驗(yàn)指出，在磁場(chǎng)不太強(qiáng)時(shí)，霍耳電勢(shì)差

UH與電流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)。實(shí)質(zhì)：