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5.4磁场对运动电荷的作用,一、运动电荷在磁场中受力-洛伦兹力,由实验知电量为q电荷在磁场中受到的洛仑兹力：,各量均取SI制中的单位。,考虑方向，可以写成：,方向:,q0,qfL粒子向左偏转被左极板吸收。,速度选择器,B,当粒子速度v较大时，FefL，粒子向右偏转被右极板吸收。,+,+,+,-,-,-,v,E,速度选择器,Fe,fL,B,当粒子速度v使电场力等于洛伦兹力时，,粒子竖直向下运动穿过狭缝；通过调整E和B可选择粒子速度。,B,粒子以速度v垂直进入下方磁场B,在B中作圆周运动的轨道半径为：,可知：对于同位素粒子m大，R大；m小，R小,质谱线,这样，不同质量的粒子在胶片屏上留下不同的痕迹质谱线。,根据质谱线的位置，可推出同位素的质量。,1989年建成的具有世界先进水平的北京正负电子对撞机直线加速器,3、回旋加速器,用于产生高能粒子的装置，其结构为金属双D形盒，在其上加有磁场和交变的电场。将一粒子置于双D形盒的缝隙处，在电场的作用下，进入左半盒，,播放动画,由于金属具有静电屏蔽作用，带电粒子在磁场的作用下作圆周运动，进入缝隙后，电场极性变换，粒子被反向加速，,进入右半盒，由于速度增加，轨道半径也增加。然后又穿过缝隙，电场极性又变换，粒子不断地被加速。,播放动画,能量不断增大，成为高能粒子后引出轰击靶。,B,出射粒子的速度由,有,动能为：,目前世界上最大的回旋加速器在美国费米加速实验室，环形管道的半径为2公里。产生的高能粒子能量为5000亿电子伏特。,世界第二大回旋加速器在欧洲加速中心，加速器分布在法国和瑞士两国的边界，加速器在瑞士，储能环在法国。产生的高能粒子能量为280亿电子伏特。,回旋加速器,国际粒子探测中心的粒子探测器,六、霍尔效应,1.原因:是由于运动电荷在磁场中受洛伦兹力的结果。,载流导体的宽为b，厚为d。通有电流I。,I,载流导体放入磁场B中，在导体上下两表面产生霍尔电压的现象。,载流导体中的运动电荷在洛伦兹力的作用下，向上偏转，在导体的上表面积累了正电荷，,下表面感应出负电荷，在上下两面间形成电场E，出现霍尔电压VH。带电粒子还受到向下的电场力。,其中,由,有,当电场力与洛伦兹力平衡时，VH稳定。,其中：,定义：,为霍尔系数。,则：,2.讨论,1.由于导体内有大量的自由电荷，n较大，RH较小，故导体的霍尔效应较弱。,2.而半导体界于导体与绝缘体之间，其内的自由电荷较少，n较小，RH较大，故半导体的霍尔效应显著。,3.霍尔效应的应用,测量半导体的性质,半导体根据掺杂不同，有空穴型（p型）半导体，和电子型（n型）半导体。,P型半导体的主要载流子为正电荷；,n型半导体的主要载流子为负电荷；,P型半导体,n型半导体,由VH的正负就可知道半导体的类
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