电偏转和磁偏转的原理及应用

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1、磁偏转和电偏转的原理及应用步入高二，我们学习了电和磁的相关知识，在这些知识中，包括了电偏转和磁偏转，而这两大块内容又包括了很多应用，为了对电偏转和磁偏转有更深入的了解，我课题组对这两大部分进行了详细的研究，结果如下：一、电偏转相关理论受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v0垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力，与粒子的速度无关，是恒力。运动规律：受力是恒定的，会使粒子做匀变速曲线运动——类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出。偏转情况：粒子的运动方向所能偏转的角度，且在相等的时间内偏转的角度是不相等的。动能

2、变化：由于电场力与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且随时间的变化越来越快。应用：示波管Ⅰ定义：示波管是电子示波器的心脏。示波管的主要部件有：电子枪，偏转板，加速级，荧光屏，刻度格子。Ⅱ工作原理:电子枪产生了一个聚集很细的电子束，并把它加速到很高的速度。这个电子束以足够的能量撞击荧光屏上的一个小点，并使该点发光。电子束离开电子枪，就在两副静电偏转板间通过。偏转板上的电压使电子束偏转，一副偏转板的电压使电子束上下运动；另一副偏转板的电压使电子左右运动。而这些运动都是彼此无关的。因此，在水平输入端和垂直输入端加上适当的电压，就可

3、以把电子束定位到荧光屏的任何地方。Ⅲ示波管的电源为使示波管正常工作，对电源供给有一定要求。规定第二阳极与偏转板之间电位相近，偏转板的平均电位为零或接近为零。阴极必须工作在负电位上。栅极G1相对阴极为负电位(—30V~—100V)，而且可调，以实现辉度调节。第一阳极为正电位(约+100V~+600V)，也应可调，用作聚焦调节。第二阳极与前加速极相连，对阴极为正高压(约+1000V)，相对于地电位的可调范围为±50V。由于示波管各电极电流很小，可以用公共高压经电阻分压器供电。Ⅳ相关计算式　设加速电场电压为U，偏转电场电压为U2,偏转电场两板间的距离

4、为d，偏转电场电场强度为E，电子质量为m，偏转电场长度为l，电子所带电荷量为e，则eU1=12mv02,解之得v0=2eU1m竖直方向加速度：a=eEm=eU2md电场中竖直方向位移y2=at122=U2l24U1d二、磁偏转相关理论受力特征：质量为m，电荷量为q的粒子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，所受磁场力（即洛伦兹力）使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又使洛伦兹力的方向变化，洛伦兹力是变力。运动规律：运动方向是变化的，使粒子做匀速圆周运动，其运动规律分别从时（周期）、空（半径）两个方面给出。偏转情况：粒子的运动方

5、向所能偏转的角度不受限制，且在相等时间内偏转的角度总是相等。动能变化：由于始终与粒子的运动方向垂直，所以粒子动能的大小保持不变。应用Ⅰ速度选择器概念：如图所示平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器,这是质谱仪的重要组成部分。粒子受力特点：同时受方向相反的电场力和磁场力作用。粒子匀速通过速度选择器的条件：v垂直射入电场和磁场的正交组合场，电场力和洛伦兹力平衡：qE=qvB，v=EB速度大小只有满足v=EB的粒子才能沿直线匀速

6、通过。用途：质谱仪的重要组成，剔除速度不同的粒子，提高检测精度；根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。Ⅱ磁流体发电概念：磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，右图是它的示意图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，AB两板间便产生电压。如果把AB和用电器连接，AB就是一个直流电源的两个电极。其中正离子向A偏转，负离子向B偏转。当qE

7、恒定电压相关计算式：设AB间的距离为d，磁感应强度为B，AB间电动势为E，等离子体速度为v，带电量为q，qEd=qvBE=BdvⅢ电磁流量计概念：在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的ab两点间的电动势U，就可以知道管中液体的流量Q---单位时间内流过液体的体积（m3/s）。公式推导：已知管的直径为d，磁感应强度为B,电场强度为E，横截面面积为S，ab两点之间电动势为U，直径为d，流量为QqvB=qE=qUd得v=UBd流量Q=Sv=πdU4B用途：它是基于法拉第电磁感应定律工作的，用来测量电

8、导率大于5μs/cm的导电液体的流量，是一种测量导电介质流量的仪表。除了可以测量一般导电液体的流量外，还可以用于测量强酸、强碱等强腐蚀性液体和均匀含有