湖北省华中师大一附中高二国际板物理大小班、长短课重点班附加课件:带电粒子在磁场中的运动与实际运用.ppt

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1、华中师大一附中高二国际部大小班、长短课课件带电粒子在磁场中的运动与实际运用带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动注意:周期与运动速度无关!F洛由洛伦兹力提供向心力带电粒子在有界磁场中的运动的定量计算:方法:定圆心,找半径已知入射方向和出射方向已知入射方向和出射点粒子在有界磁场中的运动时间θ速度选择器+vqvBEq质谱仪测电子的比荷阴极—阴极+CABDE+-·Fθθ当光斑恰好回到荧光屏中央时:撤掉电场后:Lv磁流体发电机电磁流量计优点:无需接触,适用于强腐蚀性、强挥发性等有毒流体的流量测量原理:d··ba×××××××××××××××导电液体霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导

2、体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场对电子施加与洛仑兹力方向相反的静电力。当静电子与洛仑兹力达到平衡时,导体上下两侧之间就会形成稳定的电势差。设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电量为e。回答下列问题:如图所示,厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中。当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应。实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=KIB/d式中的比例系数K称为霍尔系数。A′hdAIB量子霍尔效应(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势_____下侧

3、面的电势(填高于、低于或等于)。(2)电子所受洛仑兹力的大小为______。(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为______。(4)由静电力和洛仑兹力平衡的条件,证明霍尔系数K=,其中n代表导体板单位体积中电子的个数。hA′AI解析:(1)由题知电流是由电子向左的定向移动形成,电子在导体板中定向移动时要受洛仑兹力,由左手定则知电子向上侧移动,使得上侧出现多余负电荷,而下侧出现多余正电荷,形成两侧之间的电势差。结果上侧的电势低于下侧A′的电势。·ev低于BeV(2)由洛仑兹力公式知电子所受洛仑兹力的大小为f=Bev(3)上、下两侧面可以看成是平行的,其间的电场认为是匀

4、强电场,由匀强电场知其场强E=U/h所以电子所受静电力F电=Ee=eU/h又因电子达到稳定,电场力与洛仑兹力平衡,即F电=Bev(4)因电子稳定,电场力与洛仑兹力平衡,即eU/h=Bev得U=hvB,且通过导体的电流强度I=nevdh将U及I的表达式代入U=KIB/d,得K=1/ne回旋加速器再见2010.11.30

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