電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的原理及應用

1、at/ 匕”電場中豎直方向位移力=2-=取帀二、磁偏轉(zhuǎn)相關理論受力特征：質(zhì)最為皿，電荷量為q的粒于以速度弋垂直射入磁感應強度為B的勻 強磁場中，所受磁場力（即洛倫茲力）使粒于的速度方向發(fā)生變化，而速度方向的變 化反過來又使洛倫茲力的方向變化，洛倫茲力是變力。運動規(guī)律：運動方向是變化的，使粒于做勻速圓周運動，其運動規(guī)律分別從時（周 期）、空（半徑）兩個方面給出。偏轉(zhuǎn)情況：粒于的運動方向所能偏轉(zhuǎn)的角度不受限制，且在相等時間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角 度總是相等。動能變化：由于始終與粒于的運動方向垂直，所以粒于動能的大小保持不變。應用I速度選擇器概念：如圖所示平行板器件中，電場強度E和磁感應 強度B相互垂直:具有不

2、同水平速度的帶電粒于射入后發(fā)生 偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒于選 擇岀來，所以叫做速度選擇器，這是質(zhì)譜儀的重要組成部分。粒于受力特點：同時受方向相反的電場力和磁場力作用。粒于勻速通過速度選擇器的條件：它垂直射入電場和磁場的正交組合場，電場力EE和洛倫茲力平衡：qE二qvB, v =度大小只有滿足V=B的粒于才能沿直線勻速通 過。用途：質(zhì)譜儀的重要組成，剔除速度不同的粒于，提高檢測精度；根據(jù)帶電粒于 在電磁場中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按物質(zhì)原于、分于或分于碎片的質(zhì)最差異進行分離和檢 測物質(zhì)組成的一類儀器。II磁流體發(fā)電槪念：磁流體發(fā)電是一項新興技術，它可以把物體的內(nèi)能直 接轉(zhuǎn)化為電能

3、，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，將一束等離于體（即高溫下電離的氣體，含有大 量正、負帶電粒于）噴入磁場，AB兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把 AE和用電器連接，AB就是一個直流電源的兩個電極。其中正離 子向A偏轉(zhuǎn)，負離于向B偏轉(zhuǎn)。當qEvqvB時.積累電荷，當qE = qvB時.AB兩板間形成恒定電壓相關計算式：設AB間的距離為d,磁感應強度為B, AB間電動勢為E,等離于體速度為廠 帶電量為q,E q = qvBin電磁流計申:：丿人回管的側面看乙：對著液體汾沬的方向看概念：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

4、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(nèi)流過液體的 體積(m3/s) o公式推導：巳知管的直徑為d,磁感應強度為E,電場強度為E,橫截面面積為S, ab兩點之間電動勢為U,直徑為d ,流量為QgUUqvB = qE = 得 v =ndJ流量 Q = Sv =用途：它是基于法拉第電磁感應定律工作的，用來測量 電導率大于5ys/cm的導電液體的流量，是一種測量導電介質(zhì) 流量的儀表。除了可以測量一般導電液體的流量外，還可以 用于測量強酸、強堿等強腐蝕性液體和均勻含有液固兩相懸 浮的液體，如泥漿、礦漿.紙漿等。特點：電磁流量計密封性能好，還可用于自來水和地下 水道系統(tǒng)。而且測量過程不與

5、流體接觸，適于制藥、生物化 學和食品工業(yè)。這種流量計還可檢測血液流量。它的量程比約為100:1,精度一般為 1%,由于這種傳感器必須保持管道內(nèi)電阻和測長電路阻抗之間有一定比例關系，因此在制造上有一定困難。IV質(zhì)譜儀概念：質(zhì)譜儀又稱質(zhì)譜計，分離和檢測不同同位素的 儀器。即根據(jù)帶電粒于在電磁場中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按物 質(zhì)原于、分于或分于碎片的質(zhì)臺差異進行分離和檢測物質(zhì) 組成的一類儀器。原理：質(zhì)譜儀能用高能電于流等轟擊樣品分于，使該 分于失去電于變?yōu)閹д姾傻姆钟陔x于和碎片離于，這些 不同離于具有不同的質(zhì)量，質(zhì)臺不同的離于在磁場的作用 下到達檢測器的位置不同，其結果為質(zhì)譜圖。結構：一般由進樣系統(tǒng)、離于

6、源、質(zhì)量分析器、檢測 器和記錄系統(tǒng)等組成，還包括真空系統(tǒng)和自動控制數(shù)據(jù)處理等輔助設備。作用對象：質(zhì)譜儀的作用，就是把同一種元素的各種同位素都區(qū)分開來，同位素按質(zhì) 量大小排列，形成一個“譜”。應用：由于質(zhì)譜分析具有靈敏度高，樣品用長少，分析速度快，分離和鑒定同時進行 等優(yōu)點，因此質(zhì)譜技術廣泛的應用于化學，化工，環(huán)埴，能源，醫(yī)藥，運動醫(yī)學，刑偵科學, 生命科學，材料科學等各個領域。相關計算式：設加速電場電壓為U,初速度為口，速度選擇器磁感應強度為B"場強 為E,偏轉(zhuǎn)電場磁感應強度為氏，粒于進入偏轉(zhuǎn)電場運動的軌跡的直徑為d1 2 1 2qU = mv -mv0qv2 = my2qBzcl2

7、Em =V回旋加速器主要結構：它的主要結構是在磁極間的真空室內(nèi) 有兩個半圓形的金屬扁盒（D形盒）隔開相對放置, D形盒上加交變電壓，其間隙處產(chǎn)生交變電場。置于 中心的粒于源產(chǎn)生帶電粒于射出來，受到電場加速， 在D形盒內(nèi)不受電場力，僅受磁極間磁場的洛倫茲力， 在垂直磁場平面內(nèi)作圓周運動。繞行半圈的時間為 nm/qB,其中q是粒于電荷，m是粒于的質(zhì)量，B是 磁場的磁感應匪度。如果D形盒上所加的交變電壓的 頻率恰好等于粒于在磁場中作圓周運動的頻率，則粒 于繞行半圈后正趕上n形盒上電壓方向轉(zhuǎn)變，粒于仍 處于加速狀態(tài)。由于上述粒于繞行半圈的時間與粒于的速度無關，因此粒子每繞行半 圈受到一次加速，繞行半徑

8、増大。經(jīng)過很多次加速，粒于沿螺旋形軌道從d形盒邊緣 引出，能量可達幾十兆電于伏特（MeV ）?；匦铀倨鞯哪芰渴苤朴陔S粒于速度增大 的相對論效應，粒于的質(zhì)量増大，粒于繞行周期變長，從而逐漸偏離了交變電場的加 速狀態(tài)。進一步的改進有同步回旋加速器。相關計算式：設加速電壓為U,粒于的帶電長為才 加速次數(shù)為n,粒于速度為vn,半徑為r,最大半徑為R,最大動能為耳心最大速度為5巴頻率為F,加速總時間為tqB2R2n= 2UmmvmaxqBRVmaxqB12 q2B2R2 22 2EmaX = 2兀 TH/? r2 2 2T qB R nm ttBR 2= 2Um ' q7= 2UVI顯像管概念：顯像管是一種電于（陰極）射線管,是電視接收 機監(jiān)視器重現(xiàn)圖像的關鍵器 顯像管剖視圖件。它的主要作 用是將發(fā)送端（電視臺）攝像 機攝取轉(zhuǎn)換的電信號（圖像信 號）在接收端以亮度變化的形 式重現(xiàn)在熒光屏上。為了高質(zhì) 最地重現(xiàn)圖像，要求顯像管屏幕尺寸要大，圖像清晰度要高，熒光屏有足夠的發(fā)光亮度。此 外對不同用途的顯像管有各種具體要求。相關計算式與上述5個應用類似收獲：1、通過探究，我們由表面的電偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象和磁偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象了解到了其實質(zhì)和原理。2、通過對原理的剖析，引岀諸多應用，我們對這些實體應用的工作原理有了