帶電粒子在復合場中的運動.ppt

1、3、帶電粒子在復合場中的運動,一.速度選擇器：,在如圖所示的平行板器件中，電場強度E和磁感應強度B相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉的情況不同。 這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來，勻速（或者說沿直線）通過,所以叫速度選擇器。,原理：在電、磁場中，若不計重力，則：,Eq=Bqv 即v=E/B,速度選擇器： 1.速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負無關； 2. 帶電粒子必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說沿直線）通過速度選擇器。 否則偏轉。 3.注意電場和磁場的方向搭配。, , ,v,將向洛倫茲力方向偏轉，電場力將做負功，動能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡

2、是一條復雜曲線。,4、若vE/B時：,電場力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場力方向偏轉， 電場力做正功，動能將增大，洛倫茲力也將增大；,5、若vE/B時：,練習: 在兩平行金屬板間有正交的勻強電場和勻強磁場，一個帶電粒子垂直于電場和磁場方向射入場中，射出時粒子的動能減少了，為了使粒子射出時動能增加，在不計重力的情況下，可采取的辦法是： A.增大粒子射入時的速度 B.減小磁場的磁感應強度 C.增大電場的電場強度 D.改變粒子的帶電性質,BC,2如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v=E/B，那么: ( ) A帶正電粒子必須沿ab方向從左側進入場區(qū)，才能沿直線通過 B. 帶負電粒子

3、必須沿ba方向從右側進入場區(qū)，才能沿直線通過 C不論粒子電性如何，沿ab方向從左側進入場區(qū)，都能沿直線通過 D. 不論粒子電性如何，沿ba方向從右側進入場區(qū)，都能沿直線通過,c,二.磁流體發(fā)電機,磁流體發(fā)電是一項新興技術，它可以把物體的內能直接轉化為電能，右圖是它的示意圖，平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場，將一束等粒子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）噴入磁場，AB兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把AB和用電器連接，AB就是一個直流電源的兩個電極。,原理,B,正電荷,Eq=Bqv,磁流體發(fā)電機,Eq=Bqv,電動勢：E=Ed=Bvd,電流：I=E/（R+r）,1、圖中AB板哪一個是電源

4、的正極？,2、此發(fā)電機的電動勢：（兩板距離為d，磁感應強度為B，等離子速度為v，電量為q）,B板,練習：如圖所示是等離子體發(fā)電機的示意圖，平行金屬板間的勻強磁場的磁感應強度B=0.5T，兩板間距離為20，要使AB端的輸出電壓為220V，則等離子垂直射入磁場的速度為多少？,代入數(shù)據(jù)得v=2200m/s,電流的方向如何？,由B到A,磁流體發(fā)電機,原理是：等離子氣體噴入磁場，正、負離子在洛侖茲力作用下發(fā)生偏轉而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢差.,設A、B平行金屬板的面積為S，相距L，等離子體的電阻率為，噴入氣體速度為v，板間磁場的磁感強度為B，板外電阻為R，當?shù)入x子氣體勻速通過A、B板間時，A、B板上聚

5、焦的電荷最多，板間電勢差最大，即為電源電動勢，此時通過R的電流是多大？,R,E, r,電源內電阻r=L/s,E 場q=BqV，E場=BV,電動勢E= E場L=BLV,圖是電磁流量計的示意圖，在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強磁場區(qū)域，當管中的導電液體流過此磁場區(qū)域時，測出管壁上的ab兩點間的電動勢U，就可以知道管中液體的流量Q-單位時間內流過液體的體積（m3/s）。已知管的直徑為D，磁感應強度為B，試推出Q與U的關系表達式。,流體為：導電液體,目的：測流量,三、電磁流量計,若管道為其他形狀,如矩形呢?,四、 霍耳（E.C.Hall)效應,在一個通有電流的導體板上，垂直于板面施加一磁場，則平行磁

6、場的兩面出現(xiàn)一個電勢差，這一現(xiàn)象是1879年美國物理學家霍耳發(fā)現(xiàn)的，稱為霍耳效應。該電勢差稱為霍耳電勢差 。,霍耳,霍爾元件,例：如圖9-31所示為一電磁流量計的示意圖，截面為正方形的非磁性管，其邊長為d，內有導電液體流動，在垂直液體流動方向加一指向紙里的勻強磁場，磁感強度為B?，F(xiàn)測得液體a、b兩點間的電勢差為 U（ a、b為流量計上下表面的兩點），求管內導電液體的流量Q。,（09年寧夏卷）醫(yī)生做某些特殊手術時，利用電磁血流計來監(jiān)測通過動脈的血流速度。電磁血流計由一對電極a和b以及磁極N和S構成，磁極間的磁場是均勻的。使用時，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點的連線、磁場方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負離子隨血流一起在磁場中運動，電極a、b之間會有微小電勢差。在達到平衡時，血管內部的電場可看作是勻強電場，血液中的離子所受的電場力和磁場力的合力為零。在某次監(jiān)測中，兩觸點的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點間的電勢差為160V，磁感應強度的大小