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文檔簡介

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

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