磁力(ppt).ppt

当带电粒子以速度v运动时,受磁力 F 大小与磁场B、速度v 成正比,并与θ有关。
磁场对运动电荷及电流的作用
磁场对运动电荷的作用——洛仑兹力
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电荷量为q,质量为m的正粒子,以初速度v进入磁感应强度为B的均匀磁场。
粒子将在垂直于磁场平面内作匀速圆周运动,其半径为:
周期为:
1. 带电粒子在均匀磁场中的运动
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带电粒子以角进入磁场,在垂直 B 的方向上作圆周运动,在平行于 B 的方向上作匀速直线运动。
粒子的运动轨迹为一螺旋线。
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质量为m,带电量为q的粒子,在电场强度为E,磁感应强度为B的均匀电磁场中以速度v运动,其所受到的合力为:
带电粒子的运动方程:
(1)滤速器:
要想速率为v的粒子从S'射出,必须满足条件:
只有此速率的粒子能通过滤速器射出。
2. 带电粒子在电场和磁场中的运动
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知:质量大的同位素粒子,轨道半径大,质量小的同位素粒子,轨道半径小。不同质量的粒子在胶片屏上留下不同的质谱线。
质谱线
R
B’
胶片屏
+
+
+
-
-
-
v
E
速度选择器
Fe
fL
B
用于同位素分析的仪器。
同位素
有相同的质子数和电子数,但中子数不同的元素。它们的化学性质相同,无法用化学的方法将它们分离开。由:
根据质谱线的位置,可推出同位素的质量。
(2)质谱仪
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用于产生高能粒子的装置,其结构为金属双 D 形盒,在其上加有磁场和交变的电场。将一粒子置于双 D形盒的缝隙处,在电场的作用下,进入左半盒。带电粒子在磁场的作用下作圆周运动,进入缝隙后,电场极性变换,粒子被反向加速,进入右半盒,由于速度增加,轨道半径也增加。然后又穿过缝隙,电场极性又变换,粒子不断地被加速。能量不断增大,成为高能粒子后引出轰击靶。
(3)回旋加速器
~
B
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目前世界上最大的
回旋加速器在美国费米加速实验室,环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。
世界第二大回旋加速器在欧洲加速中心,加速器分布在法国和瑞士两国的边界,加速器在瑞士,储能环在法国。产生的高能粒子能量为280亿电子伏特。
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(1)原因: 是由于运动电荷在磁场中受洛伦兹力的结果。
载流导体放入磁场 B中,在导体上下两表面产生霍尔电压的现象。

I
v
B
b
d
fL
VH
E
Fe
(2)讨论
①由于导体内有大量的自由电荷,n 较大,霍尔系数KH 较小,故导体的霍尔效应较弱。
②而半导体界于导体与绝缘体之间,其内的自由电荷较少,n 较小,KH 较大,故半导体的霍尔效应显著。
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半导体根据掺杂不同,有空穴型(p型)半导体,和电子型(n型)半导体。
P型半导体的主要载流子为正电荷;
n型半导体的主要载流子为负电荷;
(3)霍尔效应的应用:
fL
v
v
fL
I
VH
B
B
VH
I
n 型半导体
P 型半导体
①判断半导体的类型。
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②确定载流子浓度n
通过测定霍尔系数KH,可求得n
③测磁场B。
⑤磁流体发电
④测电流I。
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