帶電粒子在電場和磁場中的運動解讀課件

帶電粒子在電場和磁場中的運動解讀目錄CONTENTS帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在復(fù)合場中的運動帶電粒子運動的實驗驗證帶電粒子運動的應(yīng)用01CHAPTER帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在電場中受到的力稱為庫侖力，其大小與帶電粒子的電荷量成正比，與電場強度成正比。庫侖力的方向與電場線方向相同，對于正電荷而言，受到的力方向與電場線方向相同，對于負電荷而言，受到的力方向與電場線方向相反。電場對帶電粒子的作用力方向庫侖力帶電粒子在電場中的加速運動加速度帶電粒子在電場中受到的力作用下會產(chǎn)生加速度，其大小與帶電粒子的電荷量和電場強度成正比，與質(zhì)量成反比。速度帶電粒子在電場中加速運動時，其速度會不斷增加，直到達到最大值。帶電粒子在電場中受到的力作用下會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角的大小與帶電粒子的電荷量和電場強度成正比，與質(zhì)量成反比。偏轉(zhuǎn)角帶電粒子在電場中偏轉(zhuǎn)時，會沿著電場線方向移動一段距離，該距離的大小與帶電粒子的電荷量和電場強度成正比，與質(zhì)量成反比。偏轉(zhuǎn)距離帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)運動02CHAPTER帶電粒子在磁場中的運動洛倫茲力磁場對帶電粒子施加的作用力，其方向垂直于粒子運動方向和磁場方向，大小與粒子電量、速度和磁感應(yīng)強度有關(guān)。左手定則判斷洛倫茲力方向的常用方法，伸開左手，拇指與其他四指垂直，讓磁感線穿過掌心，四指指向帶電粒子的運動方向，則拇指指向洛倫茲力的方向。磁場對帶電粒子的作用力當帶電粒子受到的洛倫茲力提供其做勻速圓周運動的向心力時，粒子將繞磁場中心做勻速圓周運動。條件粒子的運動軌跡為圓或圓弧，圓心為磁場中心，半徑與洛倫茲力和粒子速度有關(guān)。軌跡粒子做勻速圓周運動的周期與速度、質(zhì)量和磁感應(yīng)強度有關(guān)，公式為$T=frac{2pim}{qB}$。周期帶電粒子在磁場中的勻速圓周運動條件直線運動可以是勻速直線運動或勻變速直線運動，取決于外力和初始條件。條件平衡條件洛倫茲力與外力平衡，即$qvB=F$，其中$v$是粒子速度，$B$是磁感應(yīng)強度，$F$是外力。當帶電粒子受到的洛倫茲力與外力平衡時，粒子將在磁場中做直線運動。帶電粒子在磁場中的直線運動03CHAPTER帶電粒子在復(fù)合場中的運動帶電粒子在復(fù)合場中同時受到電場力和洛倫茲力的作用，這兩個力的大小和方向取決于粒子的電荷量和速度。洛倫茲力與電場力的合成電場和磁場的共同作用會導(dǎo)致帶電粒子運動狀態(tài)的改變，包括速度大小、方向以及運動軌跡的變化。粒子運動狀態(tài)的改變在某些情況下，帶電粒子可能會在復(fù)合場中達到動態(tài)平衡狀態(tài)，此時電場力和洛倫茲力相互抵消，粒子做勻速圓周運動或勻速直線運動。動態(tài)平衡狀態(tài)電場和磁場對帶電粒子的共同作用加速或減速運動當電場力和洛倫茲力不平衡時，粒子會受到合力作用而做加速或減速運動。帶電粒子的速度和方向變化在復(fù)合場中，帶電粒子的速度和方向可能會發(fā)生變化，這取決于粒子的電荷量和運動狀態(tài)。勻速直線運動當帶電粒子受到的電場力和洛倫茲力平衡時，粒子會在復(fù)合場中做勻速直線運動。帶電粒子在復(fù)合場中的直線運動03擺線運動和曲率半徑的變化當帶電粒子在復(fù)合場中做變速曲線運動時，其曲率半徑可能會發(fā)生變化，運動軌跡呈現(xiàn)擺線形狀。01勻速圓周運動當帶電粒子受到的洛倫茲力提供向心力時，粒子會在復(fù)合場中做勻速圓周運動。02螺旋線運動當帶電粒子受到的電場力和洛倫茲力的合力方向與速度方向不垂直時，粒子會做螺旋線運動。帶電粒子在復(fù)合場中的曲線運動04CHAPTER帶電粒子運動的實驗驗證示波器實驗是研究帶電粒子在電場和磁場中運動的重要實驗之一。通過示波器，可以觀察到帶電粒子在電場和磁場中的加速和偏轉(zhuǎn)運動，從而驗證電場力和洛倫茲力的作用效果。實驗中，通常將示波器與信號發(fā)生器和電源連接，通過調(diào)節(jié)信號的頻率和幅度，改變電場和磁場的大小和方向，觀察帶電粒子的運動軌跡。示波器實驗具有直觀、可視化的優(yōu)點，能夠幫助學(xué)生更好地理解帶電粒子在電場和磁場中的運動規(guī)律。示波器實驗洛倫茲力實驗對于深入理解電磁場和帶電粒子的相互作用具有重要意義，也是現(xiàn)代物理學(xué)研究的重要實驗手段之一。洛倫茲力實驗是專門用于研究帶電粒子在磁場中運動的實驗。通過該實驗，可以觀察到帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)運動，從而驗證洛倫茲力的存在和作用效果。實驗中，通常使用陰極射線管或電子束，通過調(diào)節(jié)磁場的強度和方向，觀察帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)軌跡。洛倫茲力實驗01回旋加速器實驗是一種利用磁場和電場控制帶電粒子運動的實驗。通過回旋加速器，可以觀察到帶電粒子在磁場和電場中的加速和回旋運動，從而驗證電磁場對帶電粒子的作用效果。02實驗中，通常將回旋加速器與電源和磁鐵連接，通過調(diào)節(jié)電源的頻率和磁鐵的磁場強度，觀察帶電粒子的加速和回旋軌跡。03回旋加速器實驗對于深入理解電磁場和帶電粒子的相互作用以及發(fā)展現(xiàn)代科技具有重要意義?；匦铀倨鲗嶒?5CHAPTER帶電粒子運動的應(yīng)用電視機顯像管的工作原理是利用電場加速電子，使電子轟擊熒光物質(zhì)，從而產(chǎn)生可見光。顯像管內(nèi)部由燈絲、陰極、控制柵極和加速陽極組成。燈絲加熱陰極，陰極釋放電子，電子在電場的作用下加速，高速電子轟擊熒光物質(zhì)，使其發(fā)出可見光?？刂茤艠O的作用是調(diào)節(jié)電子的發(fā)射量，以控制畫面的亮度。加速陽極的作用是加速電子，提高電子的動能。電視機顯像管的工作原理質(zhì)譜儀是用來分析物質(zhì)分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的儀器。其工作原理是利用磁場對帶電粒子的運動進行調(diào)制，將不同質(zhì)量的粒子分離出來。質(zhì)譜儀內(nèi)部由離子源、分析器和檢測器組成。離子源的作用是產(chǎn)生帶電粒子，分析器的作用是產(chǎn)生磁場，使帶電粒子在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，根據(jù)偏轉(zhuǎn)的半徑不同，可以確定粒子的質(zhì)量。檢測器的作用是檢測粒子的存在和測量粒子的數(shù)量。質(zhì)譜儀的工作原理磁流體發(fā)電機是一種利用磁場和導(dǎo)電流體相互作用產(chǎn)生電能的裝置。其工作原理是利用磁場對帶電粒子的運動進行調(diào)制，使粒子在磁場中做回旋運動，從而產(chǎn)生電