带电粒子在匀强磁场中的运动演示课件
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普通光学显微镜通常能将物体 放大至2000倍， 电子显微镜的放大倍数可达三 百万倍。
16
二、带电粒子在非均匀磁场中的运动 （也是螺旋运动，R 、h 都在变化）
?
f轴
v
Fm f向
? B
R
h?
Tv //
?
2? mv //
qB
B?, h?, h? 0
强度逐渐增加能使粒子发生“反射” 的这种磁场分布叫做 磁镜。
R
h?
v // T
?
2? mv //
qB
h
螺距h 与v? 无关。无论带电粒子以多大速率沿何种方向 进入磁场，只要平行磁场的速度分量v// 相同，则运动轨迹
的螺距就一定相等。
12
磁聚焦
如果在均匀磁场中某点A引入一发散角很小的带电粒 子束，并且其中粒子的速度大致相同，那么这些粒子沿 磁场方向分速度的大小就几乎一样，因而它们的轨道有 几乎相同的螺距，这样，经过一个回旋周期后，这些粒 子将重新会聚穿过另一点A',这种发散粒子束会聚到一点 的现象叫磁聚焦。
5
（2）粒子的初速度V垂直于B
此时 ? =90。，
?
B
据 F ? qvB sin ?
F ? qvB
q? v
F
洛仑兹力方向与速度方向垂直。
6
（2）粒子的初速度V垂直于B
带电粒子在垂直 于磁场的平面内匀速 圆周运动，洛伦兹力 提供向心力。
7
（2）粒子的初速度 V垂直B
v2 F洛=F向 qvB ? m
课堂小结
1、带电粒子在均匀磁场中的运动 2、磁聚焦 3、带电粒子在非均匀磁场中的运动（磁约束）
22
课后思考？
1.如果一个电子在通过空间某一区域时没有发生 偏转，能否肯定这各区域中没有磁场？ 2.如果发生偏转能否肯定那个区域中一定存在磁 场？
23
结束
24
地磁场是一个天然的磁约束捕集器，俘获宇宙射 线中带电粒子形成内、外两层范艾伦辐射带
8OOkm 4000km
60000km
地磁场内的范艾仑辐射带
20
极光
在地磁两极附近由于磁感线与地面垂直，由 外层空间入射的带电粒子可直射到高空大气层 内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成 了绚丽多彩的 极光。
21
R
mv
轨道
R?
半径
qB
注：R与v成正比，而与B成反比
8
（2）粒子的初速度 V垂直于B
粒子在轨道上环绕一周所需的时间（即 回旋 周期）为：
T ? 2? R ? 2? mv ? 2? m
v qBv qB
注：周期与运动速率、半径无关
9
（3）v与B间有任意夹角?
v分解为垂直于磁场的分量和平行于磁场的分量：
13Leabharlann 磁聚焦14分析磁聚焦现象
均匀磁场，且 ? 很小：
? v? v
?
v//
h
? B
v?
?
vsin ?
?
v?
? B
v// ? vcos ? ? v
h
?
Tv //
?
2? mv
qB
带电粒子作不同半径的螺旋线运动，螺距 h 近似 相等，带电粒子经过距离h又重新汇集——磁聚焦。
15
磁聚焦
磁透镜 电子显微镜 开创物质微观结构研究的新纪元。
不改变 v 大小. 不对 q 做功.
3
一、带电粒子在匀强磁场中的运动
一个电量为 +q、速度为 v的粒子在磁 感应强度为 B的均匀磁场中运动。
分三种情形来讨论：
4
(1)粒子的初速度V与B平行
此时 ? =0或180。，
据 F ? qvB sin ?
F?0
?
B? v
q?
带电粒子以速度 V做匀速直线运动
17
磁瓶
I
I
这种中间弱两端强，
能约束带电粒子的磁场
分布叫 磁瓶。
用于高温等离子磁约束
18
磁约束： [例] 受控热核聚变
磁约束：用磁场将高温等离子体约束在一定空间区域。
?
? B
? v?
?
F
oR
横向： R ? mv qB B ? ,R ?
在强磁场中可以将离子约束在小
?
? 范围,脱离器壁。
19
地磁场的磁约束现象
v? =vsin?,
v//=vcos?
?
v//
v
?
v?
B
v
?
q?
10
（3）v与B间有任意夹角?
两个分运动同时存在，粒子将沿磁场的方向
作螺旋线运动。
? B
v? v
q ? ? v//
R
h
11
（3）v与B间有任意夹角?
mV
?
粒子旋转半径 R ?
?
B
qB
v? v
一周期内粒子沿磁场方向移动
的距离为螺距。
q ? ? v//
1
带电粒子在磁场中的运动
1、带电粒子在均匀磁场中的运动
重点
2、磁聚焦
难点
3、带电粒子在非均匀磁场中的运动
2
复习：洛仑兹力
定义：磁场对运动电荷的作用力
大小：F ? qvB sin ? （?为v与B的夹角）
方向：满足右手螺旋定则 垂直于v和B决定的平面
特点：
F始终与运动电荷的速度 v 垂直，只改变v 方向，
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二、带电粒子在非均匀磁场中的运动 （也是螺旋运动，R 、h 都在变化）
?
f轴
v
Fm f向
? B
R
h?
Tv //
?
2? mv //
qB
B?, h?, h? 0
强度逐渐增加能使粒子发生“反射” 的这种磁场分布叫做 磁镜。
R
h?
v // T
?
2? mv //
qB
h
螺距h 与v? 无关。无论带电粒子以多大速率沿何种方向 进入磁场，只要平行磁场的速度分量v// 相同，则运动轨迹
的螺距就一定相等。
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磁聚焦
如果在均匀磁场中某点A引入一发散角很小的带电粒 子束，并且其中粒子的速度大致相同，那么这些粒子沿 磁场方向分速度的大小就几乎一样，因而它们的轨道有 几乎相同的螺距，这样，经过一个回旋周期后，这些粒 子将重新会聚穿过另一点A',这种发散粒子束会聚到一点 的现象叫磁聚焦。
5
（2）粒子的初速度V垂直于B
此时 ? =90。，
?
B
据 F ? qvB sin ?
F ? qvB
q? v
F
洛仑兹力方向与速度方向垂直。
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（2）粒子的初速度V垂直于B
带电粒子在垂直 于磁场的平面内匀速 圆周运动，洛伦兹力 提供向心力。
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（2）粒子的初速度 V垂直B
v2 F洛=F向 qvB ? m
课堂小结
1、带电粒子在均匀磁场中的运动 2、磁聚焦 3、带电粒子在非均匀磁场中的运动（磁约束）
22
课后思考？
1.如果一个电子在通过空间某一区域时没有发生 偏转，能否肯定这各区域中没有磁场？ 2.如果发生偏转能否肯定那个区域中一定存在磁 场？
23
结束
24
地磁场是一个天然的磁约束捕集器，俘获宇宙射 线中带电粒子形成内、外两层范艾伦辐射带
8OOkm 4000km
60000km
地磁场内的范艾仑辐射带
20
极光
在地磁两极附近由于磁感线与地面垂直，由 外层空间入射的带电粒子可直射到高空大气层 内，它们和空气分子的碰撞产生的辐射就形成 了绚丽多彩的 极光。
21
R
mv
轨道
R?
半径
qB
注：R与v成正比，而与B成反比
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（2）粒子的初速度 V垂直于B
粒子在轨道上环绕一周所需的时间（即 回旋 周期）为：
T ? 2? R ? 2? mv ? 2? m
v qBv qB
注：周期与运动速率、半径无关
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（3）v与B间有任意夹角?
v分解为垂直于磁场的分量和平行于磁场的分量：
13Leabharlann 磁聚焦14分析磁聚焦现象
均匀磁场，且 ? 很小：
? v? v
?
v//
h
? B
v?
?
vsin ?
?
v?
? B
v// ? vcos ? ? v
h
?
Tv //
?
2? mv
qB
带电粒子作不同半径的螺旋线运动，螺距 h 近似 相等，带电粒子经过距离h又重新汇集——磁聚焦。
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磁聚焦
磁透镜 电子显微镜 开创物质微观结构研究的新纪元。
不改变 v 大小. 不对 q 做功.
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一、带电粒子在匀强磁场中的运动
一个电量为 +q、速度为 v的粒子在磁 感应强度为 B的均匀磁场中运动。
分三种情形来讨论：
4
(1)粒子的初速度V与B平行
此时 ? =0或180。，
据 F ? qvB sin ?
F?0
?
B? v
q?
带电粒子以速度 V做匀速直线运动
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磁瓶
I
I
这种中间弱两端强，
能约束带电粒子的磁场
分布叫 磁瓶。
用于高温等离子磁约束
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磁约束： [例] 受控热核聚变
磁约束：用磁场将高温等离子体约束在一定空间区域。
?
? B
? v?
?
F
oR
横向： R ? mv qB B ? ,R ?
在强磁场中可以将离子约束在小
?
? 范围,脱离器壁。
19
地磁场的磁约束现象
v? =vsin?,
v//=vcos?
?
v//
v
?
v?
B
v
?
q?
10
（3）v与B间有任意夹角?
两个分运动同时存在，粒子将沿磁场的方向
作螺旋线运动。
? B
v? v
q ? ? v//
R
h
11
（3）v与B间有任意夹角?
mV
?
粒子旋转半径 R ?
?
B
qB
v? v
一周期内粒子沿磁场方向移动
的距离为螺距。
q ? ? v//
1
带电粒子在磁场中的运动
1、带电粒子在均匀磁场中的运动
重点
2、磁聚焦
难点
3、带电粒子在非均匀磁场中的运动
2
复习：洛仑兹力
定义：磁场对运动电荷的作用力
大小：F ? qvB sin ? （?为v与B的夹角）
方向：满足右手螺旋定则 垂直于v和B决定的平面
特点：
F始终与运动电荷的速度 v 垂直，只改变v 方向，