帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的確定課件

帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的確定課件BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTS磁場(chǎng)和洛倫茲力帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的確定帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的應(yīng)用帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01磁場(chǎng)和洛倫茲力磁場(chǎng)具有方向性，規(guī)定小磁針靜止時(shí)北極所指的方向?yàn)榇艌?chǎng)方向。磁場(chǎng)具有強(qiáng)度和方向，可以用磁感應(yīng)線表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向。磁場(chǎng)是物理場(chǎng)的一種，它對(duì)放入其中的磁體、電流和運(yùn)動(dòng)電荷施加作用力。磁場(chǎng)的基本性質(zhì)洛倫茲力是運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中所受的力，其大小與電荷的運(yùn)動(dòng)速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)。洛倫茲力的方向垂直于電荷的運(yùn)動(dòng)方向和磁場(chǎng)方向所構(gòu)成的平面，遵循左手定則。洛倫茲力是改變帶電粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持粒子運(yùn)動(dòng)的原因。洛倫茲力洛倫茲力的方向可以通過左手定則確定：伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并處于同一平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，四指指向正電荷運(yùn)動(dòng)的方向，拇指所指方向就是洛倫茲力方向。洛倫茲力的大小可以通過公式F=qvBsinθ計(jì)算，其中q是電荷量，v是電荷運(yùn)動(dòng)速度，B是磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ是v和B之間的夾角。洛倫茲力的方向和大小BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)總結(jié)詞當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力提供向心力時(shí)，粒子將做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。詳細(xì)描述帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，當(dāng)這個(gè)力恰好等于粒子質(zhì)量與速度平方乘積的比值時(shí)，粒子將在垂直于速度方向的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，粒子的軌跡將是一個(gè)圓或圓弧。勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力與速度方向有一定夾角時(shí)，粒子將做螺旋線運(yùn)動(dòng)?？偨Y(jié)詞帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，當(dāng)這個(gè)力與粒子速度方向有一定夾角時(shí)，粒子將在垂直于速度方向的平面內(nèi)做螺旋線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，洛倫茲力的分量充當(dāng)向心力，使粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，另一分量則使粒子沿圓周切線方向產(chǎn)生位移，形成螺旋線軌跡。詳細(xì)描述螺旋線運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力為零時(shí)，粒子將做直線運(yùn)動(dòng)。總結(jié)詞帶電粒子在磁場(chǎng)中受到洛倫茲力作用，當(dāng)這個(gè)力為零時(shí)，粒子將沿著進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的方向做直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，洛倫茲力為零，粒子不受任何力矩作用，其軌跡是一條直線。詳細(xì)描述直線運(yùn)動(dòng)BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的確定總結(jié)詞當(dāng)帶電粒子的初始速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，粒子將在洛倫茲力的作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。詳細(xì)描述當(dāng)帶電粒子的初始速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直時(shí)，洛倫茲力將垂直于速度方向，使粒子在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。洛倫茲力的大小與帶電粒子的電荷量和速度有關(guān)，而與磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小無關(guān)。初始速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的關(guān)系初始速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂直關(guān)系當(dāng)帶電粒子的初始速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí)，粒子將不受洛倫茲力的作用，保持勻速直線運(yùn)動(dòng)?？偨Y(jié)詞當(dāng)帶電粒子的初始速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行時(shí)，洛倫茲力將為零，因此粒子不受外力作用，保持勻速直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條直線，與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向平行。詳細(xì)描述VS當(dāng)帶電粒子的初始速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜交時(shí)，粒子將在洛倫茲力的作用下做螺旋線運(yùn)動(dòng)。詳細(xì)描述當(dāng)帶電粒子的初始速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向斜交時(shí)，洛倫茲力將既垂直于速度方向又垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向，使粒子在垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向上做螺旋線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是一條螺旋線，與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向有一定夾角?？偨Y(jié)詞初始速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的平行關(guān)系BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的應(yīng)用質(zhì)譜儀是利用帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的原理來分析物質(zhì)成分的儀器。通過測(cè)量帶電粒子的質(zhì)量和電荷比值，質(zhì)譜儀可以確定物質(zhì)的分子量和化學(xué)式。質(zhì)譜儀廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域，用于研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜儀

回旋加速器回旋加速器是利用磁場(chǎng)和電場(chǎng)來加速帶電粒子的儀器。在回旋加速器中，帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到電場(chǎng)的加速作用，最終獲得高能量?；匦铀倨髦饕糜诤宋锢砗土Ｗ游锢韺?shí)驗(yàn)，研究原子核和基本粒子的性質(zhì)。電視顯像管是利用帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的原理來顯示圖像的電子器件。在電視顯像管中，電子槍發(fā)射電子，通過磁場(chǎng)控制電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，在屏幕上形成圖像。電視顯像管是早期電視機(jī)的核心部件，隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已被液晶顯示器和等離子顯示器等替代。電視顯像管BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證洛倫茲力帶電粒子在磁場(chǎng)中受到的力稱為洛倫茲力，其方向由左手定則確定，大小為$F=qvBsintheta$，其中$q$是帶電粒子的電荷量，$v$是速度，$B$是磁感應(yīng)強(qiáng)度，$theta$是速度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的夾角。要點(diǎn)一要點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，洛倫茲力充當(dāng)向心力，即$qvB=mv^2/r$，其中$r$是軌道半徑。實(shí)驗(yàn)原理改變參數(shù)改變帶電粒子的速度和磁感應(yīng)強(qiáng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，觀察不同情況下的運(yùn)動(dòng)軌跡。觀察軌跡在熒光屏上觀察帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并記錄下來。發(fā)射帶電粒子通過粒子源發(fā)射帶電粒子，并使其進(jìn)入磁場(chǎng)。準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材包括磁場(chǎng)發(fā)生器、粒子源、熒光屏、真空室等。調(diào)整磁場(chǎng)調(diào)整磁場(chǎng)發(fā)生器的磁感應(yīng)強(qiáng)度和方向，使磁場(chǎng)均勻且穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)觀察到的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析帶電粒子在磁場(chǎng)中