洛伦兹力的6个实际应用

1、洛伦兹力的实际应用洛伦兹力的实际应用速度选择器速度选择器磁流体发电机磁流体发电机霍尔效应（实心导体电子？）霍尔效应（实心导体电子？）电磁流量计（空心管子电磁流量计（空心管子）质谱仪质谱仪 回旋加速器回旋加速器v 如图，上板带正电，下如图，上板带正电，下板带负电，板间电场强度为板带负电，板间电场强度为E，板间还存在磁感强度为，板间还存在磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀、方向垂直纸面向里的匀强磁场。强磁场。 1、一个质子以某一水平一个质子以某一水平速度速度v射入射入时，恰能方时，恰能方向不变地经过这一区域，请从受力分析说明原因，向不变地经过这一区域，请从受力分析说明原因，其其速度速度v和和E、B

2、满足什么关系？满足什么关系？ 2、一个电子以上述一个电子以上述速度速度v射入射入时，将做什么运时，将做什么运动？一个动？一个粒子呢（电荷量为粒子呢（电荷量为+2e） ？ 3、一个质子以大于上述一个质子以大于上述速度速度v射入射入时，将向哪时，将向哪边偏转？速度大小如何变化？边偏转？速度大小如何变化？ 速度选择仪速度选择仪速度选择器速度选择器v 速度选择仪速度选择仪4。电子从右侧以。电子从右侧以v入射？入射？5。质子以。质子以2v从左侧入射，从左侧入射，各量的变化？各量的变化？6。电子。电子以以v从左侧入射，从左侧入射，恰好从右上出去，则恰好从右上出去，则v？ 7.电子电子以以v从左侧入射，从左

3、侧入射，恰好从右下出去，则恰好从右下出去，则v？v中间磁流体发电机磁流体发电机 将等离子体（高温下产生的等量的将等离子体（高温下产生的等量的正、负离子的气体）以某一速度正、负离子的气体）以某一速度v0 ，v0B积累到两板上的偏积累到两板上的偏转电荷形成一电场转电荷形成一电场E 当后续离子受当后续离子受到的电场力可以与到的电场力可以与其受到的磁场力达其受到的磁场力达到动态平衡时，两到动态平衡时，两板上的电荷不再增板上的电荷不再增加，于是两板间的加，于是两板间的电压不再增加而达电压不再增加而达到一稳定值。到一稳定值。设喷射等离子体的速度为v0，匀强磁场为B，a 、b板间距离为d。 电场力与磁场力相

4、平衡电场力与磁场力相平衡 qU/d = qv0B 所以有所以有 U = dv0B则该发电机的电动势为：E=Bdv0。知道知道a,b,c,以及以及，R，E，B，求，求I=?abcR 利用利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强度。磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横度。磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于截面为边长等于a的正方形，放在沿的正方形，放在沿x正方向的匀强磁场中，导正方向的匀强磁场中，导体中通有沿体中通有沿y方向、电流强度为方向、电流强度为I的电流，已知金属导体单位体的电流，已知金属导

5、体单位体积中的自由电子数为积中的自由电子数为n，电子电荷量为，电子电荷量为e，金属导体导电过程中，金属导体导电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下两侧面间的电势差为两侧面间的电势差为U。试分析。试分析：（：（1）导体上、下侧面那个）导体上、下侧面那个电势较高电势较高？（？（2）磁场的磁感应强度是多少？）磁场的磁感应强度是多少？（1）因为电流向右，所以金属中的电子向左运动，根据左手）因为电流向右，所以金属中的电子向左运动，根据左手定则可知电子向下侧偏移，下表面带负电荷，上表面带正电定则可知电子向下侧偏移，下表面带负电

6、荷，上表面带正电荷，所以上侧电势高。荷，所以上侧电势高。 （2）由于电子做匀速运动，所以）由于电子做匀速运动，所以 F电电=f洛洛，BeVaUeVneanesVI2有：有：且 解出：解出：IneaUB 利用霍尔效应测磁感应强度利用霍尔效应测磁感应强度 图中所示是电磁流量计的原理图。非磁性材料图中所示是电磁流量计的原理图。非磁性材料制成的圆管位于磁感应强度为制成的圆管位于磁感应强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，圆管的轴线和磁场方向垂直，圆管的轴线和磁场方向垂直，a、b是两个插入管是两个插入管内能和液体接触的金属电极，两电极间的距离可内能和液体接触的金属电极，两电极间的距离可认为就是圆管的直径认

7、为就是圆管的直径D。当圆管内有导电的液体。当圆管内有导电的液体流过时，测得流过时，测得a、b两电极间的电势差为两电极间的电势差为U，则管，则管内通过液体的流量内通过液体的流量 (即每秒钟通过液体的体积即每秒钟通过液体的体积)是是多少？多少？DvBab电磁流量计电磁流量计 图中所示是电磁流量计的原理图。非磁性材料图中所示是电磁流量计的原理图。非磁性材料制成的圆管位于磁感应强度为制成的圆管位于磁感应强度为B的匀强磁场中，的匀强磁场中，圆管的轴线和磁场方向垂直，圆管的轴线和磁场方向垂直，a、b是两个插入管是两个插入管内能和液体接触的金属电极，两电极间的距离可内能和液体接触的金属电极，两电极间的距离可

8、认为就是圆管的直径认为就是圆管的直径D。当圆管内有导电的液体。当圆管内有导电的液体流过时，测得流过时，测得a、b两电极间的电势差为两电极间的电势差为U，则管，则管内通过液体的流量内通过液体的流量 (即每秒钟通过液体的体积即每秒钟通过液体的体积)是是多少？多少？DvBab由由 fB=fE 有有 qvB=qU/D所以所以 v=U/BD流量流量 Q=vtS/t=vS而而横截面积横截面积 S= D2/4所以流量所以流量 Q= DU/4B 霍尔效应（实心导体电子？）霍尔效应（实心导体电子？） 电磁流量计（空心管子）电磁流量计（空心管子）DvBab例题：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1

9、飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上（如图）（1）求粒子进入磁场是的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。（一）、质谱仪测量带电粒子的质量分析同位素二、实际应用（二）、回旋加速器1、作用：产生高速运动的粒子2、原理1）、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。2）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。3、注意1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期 跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。2 mTqB2、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同，这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速。3、由于侠义相对论的限制，回旋加速器只