洛倫茲力的應(yīng)用（課件1）

1、復(fù)習(xí)洛倫茲力的概念：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中洛倫茲力的概念：運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的作用力。受到的作用力。 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受到的安培力是大量運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)。洛倫茲力的方向由左手定則判定洛倫茲力的方向由左手定則判定 1 1、正電荷的運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相同，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反。 2、洛倫茲力垂直于與所在的平面洛倫茲力的大小洛倫茲力的大小 1.當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向垂直（vB）時(shí)，f=qvB. 2.當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行（v/B)時(shí)，電荷不受洛倫茲力.洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功洛倫茲力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷不做功區(qū)分帶電粒子在電場(chǎng)和在磁場(chǎng)中受力區(qū)分帶電粒子在電場(chǎng)和在磁場(chǎng)中受力情況不同

2、情況不同 帶電粒子置于電場(chǎng)中必受電場(chǎng)力，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，但在磁場(chǎng)中洛倫茲力的大小和方向與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)洛倫茲力的應(yīng)用（帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）洛倫茲力的應(yīng)用（帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）觀察與思考觀察與思考1、當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)作用時(shí)，觀察電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，你看到了什么？、當(dāng)沒(méi)有磁場(chǎng)作用時(shí)，觀察電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，你看到了什么？2、當(dāng)外加一磁場(chǎng)，讓電子垂直射入磁場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡、當(dāng)外加一磁場(chǎng)，讓電子垂直射入磁場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么變化？有什么變化？3、當(dāng)外加一磁場(chǎng)，讓電子不垂直射入磁場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)、當(dāng)外加一磁場(chǎng)，讓電子不垂直射入磁場(chǎng)時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么變化？軌跡有什么變化？洛倫茲力的應(yīng)用（帶電粒子在

3、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）洛倫茲力的應(yīng)用（帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）【討論與交流討論與交流】1、有磁場(chǎng)作用時(shí)、有磁場(chǎng)作用時(shí),電子的運(yùn)動(dòng)軌跡是否可能為直線電子的運(yùn)動(dòng)軌跡是否可能為直線?2、電子為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)？向心力由誰(shuí)來(lái)提供？、電子為什么會(huì)做圓周運(yùn)動(dòng)？向心力由誰(shuí)來(lái)提供？3、什么情況下電子會(huì)做螺旋運(yùn)動(dòng)？、什么情況下電子會(huì)做螺旋運(yùn)動(dòng)？洛倫茲力的應(yīng)用（帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）洛倫茲力的應(yīng)用（帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中洛倫茲力提供粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力: 即即:f=qvB=mv2/r 故得故得:r=mv/qB又有又有:qBmqBmvvvrT222注：粒子的運(yùn)

4、動(dòng)周期與軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)注：粒子的運(yùn)動(dòng)周期與軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)（一）、速度選擇器（一）、速度選擇器 1、若帶電粒子帶負(fù)電，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選擇、若帶電粒子帶負(fù)電，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選擇?2、若把磁場(chǎng)或電場(chǎng)反向，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選、若把磁場(chǎng)或電場(chǎng)反向，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選擇？擇？ 3、若把磁場(chǎng)和電場(chǎng)同時(shí)反向，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度、若把磁場(chǎng)和電場(chǎng)同時(shí)反向，會(huì)不會(huì)影響速度選擇器對(duì)速度的選擇？的選擇？ 洛倫茲力的應(yīng)用（速度選擇器）洛倫茲力的應(yīng)用（速度選擇器）【討論與交流討論與交流】（二）、荷質(zhì)比的測(cè)定、質(zhì)譜儀（二）、荷質(zhì)比的測(cè)定、質(zhì)譜儀1.荷

5、質(zhì)比的概念：帶電粒子的電荷與質(zhì)量之比。它是帶電粒荷質(zhì)比的概念：帶電粒子的電荷與質(zhì)量之比。它是帶電粒子的基本參量。子的基本參量。 2.測(cè)定荷質(zhì)比的裝置：測(cè)定荷質(zhì)比的裝置： A：電離室：電離室:S1S2：加速電場(chǎng)：加速電場(chǎng) S2S3：速度選擇器：速度選擇器B：勻強(qiáng)磁場(chǎng)：勻強(qiáng)磁場(chǎng) D：照相底片：照相底片 4.測(cè)定荷質(zhì)比的裝置測(cè)定荷質(zhì)比的裝置質(zhì)譜儀（最質(zhì)譜儀（最初由湯姆生發(fā)現(xiàn)的）。初由湯姆生發(fā)現(xiàn)的）。洛倫茲力的應(yīng)用（質(zhì)譜儀）洛倫茲力的應(yīng)用（質(zhì)譜儀）洛倫茲力的應(yīng)用（質(zhì)譜儀）洛倫茲力的應(yīng)用（質(zhì)譜儀）【討論與交流討論與交流】質(zhì)子和質(zhì)子和 粒子以相同的動(dòng)能垂直進(jìn)入同一磁場(chǎng)粒子以相同的動(dòng)能垂直進(jìn)入同一磁場(chǎng),它們

6、能分開(kāi)嗎它們能分開(kāi)嗎? 回旋加速器是原子核物理學(xué)中獲得高速粒子的一種裝置。這種裝置結(jié)構(gòu)雖然很復(fù)雜，但其基本原理就是利用上面提到的那個(gè)回旋共振頻率與速率無(wú)關(guān)的性質(zhì)。 如圖，回旋加速器的核心部分為D形盒，它的形狀有如扁圓的金屬盒沿直徑剖開(kāi)的兩半，每半個(gè)都象字母D的形狀。兩D形盒之間留有窄縫，中心附近放置離子源（如質(zhì)子、氘核或粒子源等）。在兩D形盒間接上交流電源（其頻率的數(shù)量級(jí)為106周/秒），于是在縫隙里形成一個(gè)交變電場(chǎng)。由于電屏蔽效應(yīng)，在每個(gè)D形盒的內(nèi)部電場(chǎng)很弱。D形盒裝在一個(gè)大的真空容器里，整個(gè)裝置放在巨大的電磁鐵兩極之間的強(qiáng)大磁場(chǎng)中，這磁場(chǎng)的方向垂直于D形盒的底面。洛倫茲力的應(yīng)用（回旋加速器）洛倫茲力的應(yīng)用（回旋加速器）(三三)、回旋加速器、回旋加速器洛倫茲力的應(yīng)用（回旋加速器）洛倫茲力的應(yīng)用（回旋加速器）【討論與交流討論與交流】帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),如果如果速率速率v增大引起半徑增大引起半徑r增大增大,其運(yùn)動(dòng)周期其運(yùn)動(dòng)周期T是否變化是否變化?2、為了使帶電粒子每次經(jīng)過(guò)兩、為了使帶電粒子每次經(jīng)過(guò)兩D形盒的間隙時(shí)形盒的間隙時(shí),恰能恰能受到電場(chǎng)力作用且被加速受到電場(chǎng)力作用且被加速,高頻電源的頻率應(yīng)符合高頻電源的頻率應(yīng)符合什么條件什么條件?3、設(shè)回旋加速器設(shè)回旋加速