洛伦兹力、带电粒子在磁场中运动、霍尔效应

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1、8-5带电粒子在电、磁场中的运动一、洛仑兹力一带电量为q的粒子，以速度v在磁场中运动时，磁场对运动电荷的作用力，叫洛仑兹力。大小方向力与速度方向垂直。不能改变速度大小，只能改变速度方向。粒子在同时存在电场和磁场的空间运动时，其受的合力：电场力磁场力——洛仑兹关系式二、带电粒子在磁场中的运动粒子做直线运动粒子做匀速率圆周运动××××××××××××××××××××××××××××××T与R、V无关qR螺距h：RRRRRRRRRRRRRRRRR1、磁聚焦（洛伦兹力不做功）洛伦兹力与不垂直螺距三带电粒子在电、磁场中应用举例螺距回旋半径与

2、θ有关，但螺距相同，即以相同的v,不同的θ（θ均很小）由A点出发的电子，经过一周期T后，会聚于P点θ很小时，24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.应用电子光学，电子显微镜等.2、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.回旋加速器原理图NSBO~N是原子核物理、高能物理等实验获得高能粒子的一种基本设

3、备D型电极—由D1、D2封在高度真空的半圆形铜盒构成高频振荡器回旋加速器原理图NSBO~N当粒子从D1出来进入空隙，空隙中电场反向，使电子加速，并在D2以较大半径当粒子被加速到接近光束时，需考虑相对论效应（课后自己阅读）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.是用磁场和电场的各种组合来达到把电荷量相等而质量不等的粒子分开的仪器应用：测定荷质比、研究同位素倍恩勃立奇（Bainbridge）质谱仪结构3、质谱仪............................................

4、.......................-+速度选择器照相底片质谱仪的示意图倍恩勃立奇（Bainbridge）离子源产生的离子经S1、S2间加速电场后，进入P1、P2间狭缝（P1、P2有均匀电场、磁场）P1、P2间电场力与磁场力反向粒子才能无偏转通过P1、P2间，从S0射出...................................................................-+速度选择器照相底片质谱仪的示意图对那些速度比大或小的离子，都会发生偏转落到P1、P2这种装置—速度选择器S0以外仅有磁

5、场...................................................................-+速度选择器照相底片质谱仪的示意图从S0出来的粒子，在磁场B中依m不同，做半径不同的圆周运动。底片上不同位置可算出粒子的相应质量。能精确测同位素的相对原子量。四、霍耳效应厚度d,宽为b的导电薄片，沿x轴通有电流强度I，当在y轴方向加以匀强磁场B时，在导电薄片两侧产生一电位差，这一现象称为霍耳效应RH---霍耳系数霍耳效应原理导体中的载流子在磁场中运动受到洛仑兹力q>0++++++++++++此时

6、载流子将作匀速直线运动，同时两侧停止电荷的继续堆积，从而在两侧建立一个稳定的电势差形成电流的运动电荷++++++++++++q<0++++++++++++总结(1)q>0时，RH>0,(2)q<0时，RH<0,37I++++---P型半导体+-霍耳效应的应用（2）测量磁场霍耳电压（1）判断半导体的类型+++---N型半导体-I+-课堂练习基础训练16