带电粒子在电磁场中的运动及应用ppt课件

1、1 带电粒子在电磁场中的运动及运用带电粒子在电磁场中的运动及运用一、一、 洛仑兹力洛仑兹力mFmFBvqq0Bvqq0 q0 q0 q033 3假设假设 与与 斜交成斜交成角角 B0vhqnv00vxv0BR00cosxvv00sinnvvqBmvRn0qBmvTvhxx200qBmT2粒子作螺旋运动粒子作螺旋运动42. 带电粒子在电场和磁场中的运动比较带电粒子在电场和磁场中的运动比较EqF匀速匀速直线直线运动运动0F匀强电场匀强电场匀强磁场匀强磁场E/v0Ev 0与与 夹夹 角角Ev 0与与 夹夹 角角Bv 0B/v0Bv 0BqvF0匀速率圆周运动匀速率圆周运动qBmvR0qBmT2sin

2、0BqvF 等螺距螺旋线运动等螺距螺旋线运动qBmvqBmvRsin0cos20/vqBmTvh匀变速匀变速直线运动直线运动类平抛类平抛类斜抛类斜抛F0v0vF53 3、 带电粒子在非均匀磁场中运动带电粒子在非均匀磁场中运动61 1会聚磁场中作螺旋运动的带正电的粒子掉向返转会聚磁场中作螺旋运动的带正电的粒子掉向返转7vFBRo R,B横向：横向：在强磁场中可以将离子约束在小范围。在强磁场中可以将离子约束在小范围。脱离器壁。脱离器壁。qBmvR0RvBmF轴f向f纵向：非均匀磁场。纵向：非均匀磁场。 0,hhB反射反射 磁镜磁镜磁瓶：离子在两磁镜间振荡。磁瓶：离子在两磁镜间振荡。IIqBmvTv

3、hxx20082 2磁约束磁约束带电粒子在非均匀磁场中的作用带电粒子在非均匀磁场中的作用2 29运用于受控热核聚变磁约束、惯性约束运用于受控热核聚变磁约束、惯性约束1011带电量为带电量为q 的粒子，在电场强度为的粒子，在电场强度为E，磁感强度为磁感强度为B 的空间运动的空间运动meFFFBvqEqBvqEqdtvdm二二 带电粒子在电磁场中运动带电粒子在电磁场中运动洛伦兹关系式12聚焦磁极聚焦磁极13hBBvvvvcos/h近似相等近似相等均匀磁场，均匀磁场， 且且 很小：很小：qBmvTvh2BmqmvEkBmqvR)(BRmqv 轨道半径轨道半径粒子引出速度粒子

4、引出速度加速器加速器16 质谱仪是质谱仪是分析同位素的分析同位素的重要仪器。重要仪器。17 从离子源产生的从离子源产生的离子，经过狭缝离子，经过狭缝S1和和S2之间的电场加速，之间的电场加速，进入速度选择器。从进入速度选择器。从速度选择器射出的粒速度选择器射出的粒子进入与其速度方向子进入与其速度方向垂直的均匀磁场中，垂直的均匀磁场中，最后，不同质量的离最后，不同质量的离子打在底片上不同位子打在底片上不同位置处。冲洗底片，得置处。冲洗底片，得到该元素的各种同位到该元素的各种同位素按质量陈列的线系素按质量陈列的线系(质谱质谱)。18霍耳霍耳霍耳效应霍耳效应19(2) 用电子论解释用电子论解释Bve

5、BvqFm在洛伦兹力作用下，电子在洛伦兹力作用下，电子向上漂移产生附加电场向上漂移产生附加电场霍尔电场，在上下外霍尔电场，在上下外表出现电压霍尔电压表出现电压霍尔电压载流子载流子q = -eq = -e，漂移速，漂移速率率v(1) 景象：导体中通电流景象：导体中通电流I，磁，磁场场 垂直于垂直于I，在既垂直于，在既垂直于I，又垂直于又垂直于 方向出现电势差方向出现电势差U。BBvBeFmFq Ivl20BveFmEeFeEvB BvvBE lvBVVUH21envSI ldS dIBneUH1dIBRUHHneRH1dlBIvmFeFV 霍耳电压霍耳电压UH- - - - - - - - - - 21vq IB(3) 运用：运用： 测载流子密度测载流子密度dqUBIn 测载流子电性测载流子电性