帶電粒子在電場中的運動ppt課件(0001)

1、第一章 靜電場第8節(jié) 帶電粒子在電場中的運動帶電粒子在靜電場中受到靜電力的作用會產(chǎn)生加速度，使其原有速度發(fā)生變化，在現(xiàn)代科學實驗和技術(shù)設(shè)備中，常常利用電場來控制或改變帶電粒子的運動。研究方法：我們知道，當物體所受的合力方向與速度方向的夾角為零時，物體做直線運動；當物體所受的合力方向與速度方向的夾角不為零時，物體做曲線運動。下面，我們來研究帶電粒子在勻強電場中加速和偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。當速度方向和受力方向在同一直線上時，帶電粒子將被加速或減速，當帶電粒子的速度方向和受力方向垂直時，帶電粒子將產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。當帶電粒子的重力很小時，忽略不計。一、帶電粒子的加速如右圖所示，平行金屬板間的電壓為U，一質(zhì)量為m，電荷

2、量為q的正電荷，在靜電力的作用下由靜止開始從正極向負極運動，計算它到達負極板時的速度v 。1動力學角度mdqUmqEmFamqUmdqUadv222d電荷到達負極板時的動能221mvEk 由動能定理可得qUmv 221 解得mqUv22動力學角度靜電力所做的功qUW 上式雖然是在勻強電場中推導出來的，但對非勻強電場也同樣適用。例題1熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子。在金屬絲和金屬板之間加以電壓U2500V（如右圖所示），發(fā)射出的電子在真空中加速后，從金屬板的小孔穿出。電子穿出時的速度有多大？設(shè)電子剛剛離開金屬絲時的速度為零。解：設(shè)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，電子穿出時的速度為v，由動能定理可得eUmv

3、 221整理得meUv2m/s109 . 02500106 . 123019m/s100 . 37UE金屬絲金屬板二、帶電粒子的偏轉(zhuǎn)如下圖，電子垂直射入勻強電場中，電子所受的靜電力方向平行于電場方向向上，電子將做類平拋運動?？捎醚芯科綊佭\動的方法求粒子的偏轉(zhuǎn)問題。v0例題2如右圖，兩個相同極板Y與Y的長度l=6.0cm，相距d=2cm，極板間的電壓U=200V。一個電子沿平行于板面的方向射入電場中，射入時的速度v0=3.0107m/s。求電子射出電場時沿垂直于板面方向偏移的距離 y 和偏轉(zhuǎn)的角度。v0解：因在水平方向上作勻速運動，則通過極板所需的時間在豎直方向受電場力作用，作勻加速直線運動，其

4、加速度為射出電場時，在垂直于板面方向偏移的距離0vlt mdeUmeEmFa221aty 由式聯(lián)立可得2022mdveUly 代入數(shù)值可得y = 0.36cm側(cè)向速度0vlmdeUatv離開電場時的偏轉(zhuǎn)角可由下式確定200tanmdveUlvv代入數(shù)值可得 =6.8三、示波管的工作原理有一種電子儀器叫示波器，可以用來觀察電信號隨時間變化的情況。示波器的核心部件是示波管。1示波管原理圖2示波管的組成：示波管由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，管內(nèi)抽成真空。電子槍的作用是產(chǎn)生高速電子束。3示波管的工作原理：從示波管的原理圖上可看到，偏轉(zhuǎn)電極YY和XX的作用都是使電子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。在偏轉(zhuǎn)電極YY上加上待測信號電壓，此電壓使電子在豎直方向上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。在偏轉(zhuǎn)電極XX上加上掃描電壓，此電壓使電子在水平方向上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。如果信號電壓是周期性的，并且掃描電壓與信號電壓的周期相同，就可以在熒光屏上得到待測信號在一個周期內(nèi)隨時間變化的穩(wěn)定圖象了。練習如右圖所示，是一個說明示波管工作原理的示意圖，電子經(jīng)電壓 U1 加速后以速度 v0 垂直進入偏轉(zhuǎn)電場，離開電場時的偏轉(zhuǎn)量是 h 兩板間的距離為 d ，電勢差為 U2 ，板長為L為提高示波管的靈敏度（每單