大学物理课件：第8章 恒定电流的磁场3

1、8-5 带电粒子在电场和磁场中的运动1. 洛伦兹力 带电粒子运动的方向与磁场方向成夹角 时，所受磁力：大小：方向： 洛伦兹力2. 带电粒子在磁场中的运动2.1 设有一均匀磁场，磁感应强度为 ，一电荷量为 、质量为 的粒子，以初速 进入磁场中运动。（1）如果 与 相互平行粒子作匀速直线运动。（2）如果 与 垂直粒子作匀速圆周运动。周期轨道半径带电粒子在磁场中的作用FR +v（3）如果 与 斜交成角 粒子作螺旋运动。带电粒子在磁场中的作用（1）会聚磁场中作螺旋运动的带电粒子掉向返转2.2 带电粒子在非均匀磁场中运动带电粒子在磁场中的作用（2）磁约束装置带电粒子在磁场中的作用（3）非均匀磁场的应用：

2、范艾仑(Van Allen)辐射带带电粒子在磁场中的作用 带有电荷量 的粒子在静电场 和磁场 中以速度 运动时受到的作用力将是 1.磁聚焦3、带电粒子在电磁场中的运动和应用 在显像管、电子显微镜和真空器件中，常用磁聚焦来聚焦电子束。磁聚焦磁聚焦2、回旋加速器V 回旋加速器是原子核物理、高能物理等实验研究的一种基本设备。 B通过半圆盒的时间：振荡器的周期：频率：粒子动能：V B3、速度选择器FmFe+v + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - -E4、质谱仪 质谱仪是研究物质同位素的仪器。RN ：为粒子源P：为速度选择器+- P N

3、BIIB5、霍尔效应 1879年，霍尔（E.H.Hall）发现，把一载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的方向上出现横向电势差。这一现象称为“霍耳效应”，这电势差称为“霍耳电势差”。+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - U1U2 实验指出，在磁场不太强时，霍耳电势差U与电流强度I和磁感应强度B成正比，与板的宽d成反比。RH 称为霍耳系数，仅与材料有关。xyzIIdbB- - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + +

4、+ + + +U1U2 U-vFeFm动态平衡时：与实验结果对比得: 霍耳系数RH与电荷密度n成反比。在金属中，由于电荷密度很大，因此霍耳系数很小，相应霍耳效应也很弱。而在一般半导体中，电荷密度n较小，因此霍耳效应也较明显。例11-5 把一宽为2.0cm，厚1.0cm的铜片，放在B=1.5T的磁场中，磁场垂直通过铜片。如果铜片载有电流200A，求呈现在铜片上下两侧间的霍耳电势差有多大？霍耳电势差解 每个铜原子中只有一个自由电子，故单位体积内的自由电子数n即等于单位体积内的原子数。已知铜的相对原子质量为64，1mol 铜（0.064kg）有6.01023个原子（阿伏加得罗常数），铜的密度为9.0103 kg/m3，所以铜片中自由电子的密度铜片中电流为200A时，霍耳电势差只有22V，可见在通常情况下铜片中的霍尔效应是很弱的。在半导体中，载流子浓度n远小于单位金属中自由电子的浓度，因此可得到较大的霍耳电势差。在这些材料中能产生电流的数量级约为1mA，如果选用