7-7 带电粒子在电场和磁场中的运动

第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版1一带电粒子在电场和磁场中所受的力电场力EqFe磁场力（洛仑兹力）BqFvmBqEqFv运动电荷在电场和磁场中受的力xyzo+qvBmF第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版2洛仑兹(HendrikAntoonLorentz,1853-1928)1895年，洛仑兹根据物质电结构的假说，创立了经典电子论。洛仑兹的电磁场理论研究成果，在现代物理中占有重要地位。洛仑兹力是洛仑兹在研究电子在磁场中所受的力的实验中确立起来的。洛仑兹还预言了正常的塞曼效益，即磁场中的光源所发出的各谱线，受磁场的影响而分裂成多条的现象中的某种特殊现象。洛仑兹的理论是从经典物理到相对论物理的重要桥梁，他的理论构成了相对论的重要基础。洛仑兹对统计物理学也有贡献。荷兰物理学家、数学家，因研究磁场对辐射现象的影响取得重要成果，与塞曼共获1902年诺贝尔物理学奖金。第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版3二带电粒子在磁场中运动举例RmBq200vvqBmR0vB0vqBmRTπ2π20vmqBTfπ211回旋半径和回旋频率第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版42磁聚焦（洛伦兹力不做功）vvv//θsinvv洛伦兹力BqFvm与不垂直Bvθcosvv//qBmRvqBmTπ2)/π2(cosqBmdvTv//螺距第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版5磁聚焦在均匀磁场中点A发射一束初速度相差不大的带电粒子,它们的与之间的夹角不同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋线运动,因螺距近似相等,相交于屏上同一点,此现象称为磁聚焦.0vB应用电子光学,电子显微镜等.第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版63电子的反粒子电子偶显示正电子存在的云室照片及其摹描图铝板正电子电子B1930年狄拉克预言自然界存在正电子第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版74、*带电粒子在非均匀磁场中的运动一个带电粒子进入轴对称会聚磁场，由于磁场的不均匀，洛仑兹力的大小要变化，所以不是匀速圆周运动。且半径逐渐变小。xBy使沿磁场的运动被抑，而被迫反转。象被“反射”回来一样。这称之为磁镜。带电粒子进入轴对称的会聚磁场，它便被约束在一根磁力线附近的很小范围内，它只有纵向沿磁力线的运动，而无横向跨越。或说在横向输运过程中它受到很大的限制。*应用：磁约束结论：用于受控热核反应中第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版8地磁场，两极强，中间弱，能够捕获来自宇宙射线的的带电粒子，在两极之间来回振荡。1958年，探索者一号卫星在外层空间发现被磁场俘获的来自宇宙射线和太阳风的质子层和电子层，称之为VanAllen辐射带。第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版91质谱仪RmBq2vvvRBqm7072737476锗的质谱...................................................................1p2p-+2s3s1s速度选择器照相底片质谱仪的示意图三带电粒子在电场和磁场中运动举例第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版102回旋加速器1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室.此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获诺贝尔物理学奖.第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版11mqBfπ2mqBR0v2k21vmE频率与半径无关到半圆盒边缘时mRBqE22022k回旋加速器原理图NSB2D1DO~N第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版12我国于1994年建成的第一台强流质子加速器，可产生数十种中短寿命放射性同位素.第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版13兰州重离子加速器北京正负电子对撞机合肥同步辐射加速器我国最大的三个加速器第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版143霍耳效应第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版15BqqEdHvBEdHvBbUdHvnqdIBUHnqR1H霍耳系数dBIbHUdIBRUHH霍耳电压+qdv+++++-----eFmFbdqndvSqnIdv第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版16I++++---P型半导体+-HUBmFdv霍耳效应的应用（2）测量磁场dIBRUHH霍耳电压（1）判断半导体的类型mF+++---N型半导体HU-BI+-dv第七章恒定磁场7-7带电粒子在电场和磁场中的运动物理学第五版172HnehR),2,1(n量子霍尔效应（1980年）051015200300400100T/BmV/HU2n3n4nIURHH霍耳电阻