大學物理課件：第8章 恒定電流的磁場3

1、8-5 帶電粒子在電場和磁場中的運動1. 洛倫茲力 帶電粒子運動的方向與磁場方向成夾角 時，所受磁力：大?。悍较颍?洛倫茲力2. 帶電粒子在磁場中的運動2.1 設有一均勻磁場，磁感應強度為 ，一電荷量為 、質量為 的粒子，以初速 進入磁場中運動。（1）如果 與 相互平行粒子作勻速直線運動。（2）如果 與 垂直粒子作勻速圓周運動。周期軌道半徑帶電粒子在磁場中的作用FR +v（3）如果 與 斜交成角 粒子作螺旋運動。帶電粒子在磁場中的作用（1）會聚磁場中作螺旋運動的帶電粒子掉向返轉2.2 帶電粒子在非均勻磁場中運動帶電粒子在磁場中的作用（2）磁約束裝置帶電粒子在磁場中的作用（3）非均勻磁場的應用：

2、范艾侖(Van Allen)輻射帶帶電粒子在磁場中的作用 帶有電荷量 的粒子在靜電場 和磁場 中以速度 運動時受到的作用力將是 1.磁聚焦3、帶電粒子在電磁場中的運動和應用 在顯像管、電子顯微鏡和真空器件中，常用磁聚焦來聚焦電子束。磁聚焦磁聚焦2、回旋加速器V 回旋加速器是原子核物理、高能物理等實驗研究的一種基本設備。 B通過半圓盒的時間：振蕩器的周期：頻率：粒子動能：V B3、速度選擇器FmFe+v + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - -E4、質譜儀 質譜儀是研究物質同位素的儀器。RN ：為粒子源P：為速度選擇器+- P N

3、BIIB5、霍爾效應 1879年，霍爾（E.H.Hall）發(fā)現，把一載流導體放在磁場中時，如果磁場方向與電流方向垂直，則在與磁場和電流兩者垂直的方向上出現橫向電勢差。這一現象稱為“霍耳效應”，這電勢差稱為“霍耳電勢差”。+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - U1U2 實驗指出，在磁場不太強時，霍耳電勢差U與電流強度I和磁感應強度B成正比，與板的寬d成反比。RH 稱為霍耳系數，僅與材料有關。xyzIIdbB- - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + +

4、+ + + +U1U2 U-vFeFm動態(tài)平衡時：與實驗結果對比得: 霍耳系數RH與電荷密度n成反比。在金屬中，由于電荷密度很大，因此霍耳系數很小，相應霍耳效應也很弱。而在一般半導體中，電荷密度n較小，因此霍耳效應也較明顯。例11-5 把一寬為2.0cm，厚1.0cm的銅片，放在B=1.5T的磁場中，磁場垂直通過銅片。如果銅片載有電流200A，求呈現在銅片上下兩側間的霍耳電勢差有多大？霍耳電勢差解 每個銅原子中只有一個自由電子，故單位體積內的自由電子數n即等于單位體積內的原子數。已知銅的相對原子質量為64，1mol 銅（0.064kg）有6.01023個原子（阿伏加得羅常數），銅的密度為9.0103 kg/m3，所以銅片中自由電子的密度銅片中電流為200A時，霍耳電勢差只有22V，可見在通常情況下銅片中的霍爾效應是很弱的。在半導體中，載流子濃度n遠小于單位金屬中自由電子的濃度，因此可得到較大的霍耳電勢差。在這些材料中能產生電流的數量級約為1mA，如果選用