洛仑兹力
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霍耳系数
金属 锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铯(Cs) 铜(Cu) 铍(Be) 锌(Zn) 镉(Cd) 实验值 (1011m3/C) -17.0 -25.0 -42 -78 -5.5 +24.4 + 3.3 + 6.0 计算值 (1011m3/C) -13.1 -24.4 -47 -73 -7.4 -2.5 -4.6 -6.5
F = q v× B
结束
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F = q v× B
说明: 洛仑兹力与速度垂直,因此洛仑 兹力不作功,不改变速度的大小,只改变 速度的方向.
二、带电粒子在磁场中的运动 dv q v × B m 动力学方程: = dt 1.带电粒子在匀强磁场中的运动
× × × × × × × × × × × × × × ×
结束
返回
1 (IB ) UH = ne b I B 比较可得金属导体 与实验结论 U H = R H b 的霍耳系数： 1 R H = ne
对于 n型半导体载流子为电子，而P型半 导体体载流子为 带正电的空穴。根据霍耳系 数的符号可以确定半导体的类型，根据霍耳 系数的大小的测定，可以确定载流子的浓度。
. . . .
. . . .
(1)
. . R . .
. . . .
. . . .
. . . .
. .
. .
粒子径迹
. . B . .
匀强磁场
在洛伦兹力作用下粒子在 匀强磁场作圆周运动时
q v = RB m
即：
(2)
R ∝m
结束
mE 由式(1)、(2)得： R ∝ q B ´B
返回
四、霍耳效应
1879年霍耳（A.H.Hall）发现：在匀强 磁场中通电的金属导体板的上下表面出现横 向电势差，这一现象称为霍耳效应。
二、电子回旋加速器 铁 芯
线圈
环形 真空室
S
接振荡器
N
带电粒子束
结束
返回
高压 电源
D形 真空室 电极 微调 电容
静电 偏转板 束流 探测器 离子源
束流 探测器 四极 透镜
真空泵 测量电容
束流线
结束
回旋加速器真空室示意图
返回
E.O. 劳伦斯 (1901-1957) 设计的 世界上第一台回旋加速器
返回
磁约束装置
等离子体
B
线圈
线圈
磁 塞
磁约束装置
等离子体
线圈
线圈
磁 塞
磁约束装置
等离子体
线圈
线圈
磁 塞
磁约束装置
等离子体
线圈
线圈
磁 塞
地磁场的磁感应线
结束
返回
范艾仑(J.A.Van Allen)辐射带 宇宙带电粒子被地球磁场俘获并在艾仑 带内作螺旋式振荡运动。 北极光
S
B增大 N
地轴
结束
(1). v 0 B 2 q v0 B = m v 0 R m v0 R = q B 2 R=2 m π π T = v0 qB
× × ×
R ×
× × ×
B
× ×
× × × × × ×
× × ×
Fm
q
×
× × × ×
结束
v0
返回
× × ×
(2). v 0 与 B 成θ 角 v = v 0 cos θ v = v 0 sin θ mv m v 0 sin θ R=q = qB B v θ v v
. . . .
. . . .
. . . .
. .
. .
粒子径迹
匀强磁场
. . B . .
利用质谱仪可以测出 元素中个同位素的含量
通过速度选择器 后粒子的速度
离子源 狭缝
. . . . +
速度选择器
偏转板
. . . . Βιβλιοθήκη Baidu . . .
照相底片
. . . . . . . . . . . .
E v= B´
实验值和计算值的差别是由于经典理论的缺陷， 只有量子理论才能解决这一问题。 结束 返回
磁流体发电（MHD） (Magnetohydrodynamics)
磁流体发电 效率可达55%
S
高温气体
N
燃烧器 磁体
磁力线方向
磁流体发电原理图
结束
返回
结束
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洛伦 兹力
荷兰物理学家
洛伦兹
H.A.Lorentz （1853-1928）
§11-6 带电粒子在磁场中
所受作用及其运动
一、洛伦兹力 带电粒子在磁场中当 v、B 相互垂直时， 受力最大，且 Fm = q vB F B 在一般情况下： q F = q vB sinq q F 垂直于由v、B 所 v 决定的平面
结束
返回
中国第一台回旋加速器
结束
返回
中国科学院高能物理研究所 90Mev加速器
结束
返回
三、倍恩勃立奇( Bainbridge)质谱仪
离子源
狭缝
. . . . +
速度选择器
偏转板 照相底片
. . . . . . . . ... . .. ... ...
. . . .
. . . .
. . R . .
B
2 R 2 m π = π T= v qB 螺距 h ：
2 m v 0 cos π θ h=v T = qB
q
R
结束
返回
2.带电粒子在非匀强磁场中的运动
Fx F
Fy
B v
B
粒子受到一个与运动方向相反的力Fx , 此力阻止粒子向磁场增强方向运动. 结束 返回
磁约束装置
等离子体
B
线圈
线圈
磁 塞
结束
实验指出： IB UH∝ b IB UH = RH b RH
B
b
a
++++++++
UH
I
霍耳系数，它是和材料的性质有关 的常数 结束 返回
经典电子论对霍耳效应的解释 1 eE H= f = e v ×B V v f EH E H= v ×B + + + + + + + + 2 E = vB
H
a
U H = V 1 V 2 = a EH n 电子数密度 UH= a vB I = n eva b IB 1 (I B ) UH= = ne b ne b
返回
§11-7 带电粒子在电场和磁场中
运动的应用 dv q E +q v × B m 动力学方程: = dt 一、磁聚焦
控制极 阳极
⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙
B
阴 极
U
l
结束
返回
控制极 阳极
⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙
B
阴 极
U
l
l l
调节B ,使比值 v T 为正整数n , 即: v T =n 0x 0x 1 mv2 e 2 m π 又因为: T = e U 0x = B 2 2 2 e 8 mn π 所以: = B 2l 2 m e (1.75881962±0.00000053)×1011C/kg = m
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霍耳系数
金属 锂(Li) 钠(Na) 钾(K) 铯(Cs) 铜(Cu) 铍(Be) 锌(Zn) 镉(Cd) 实验值 (1011m3/C) -17.0 -25.0 -42 -78 -5.5 +24.4 + 3.3 + 6.0 计算值 (1011m3/C) -13.1 -24.4 -47 -73 -7.4 -2.5 -4.6 -6.5
F = q v× B
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F = q v× B
说明: 洛仑兹力与速度垂直,因此洛仑 兹力不作功,不改变速度的大小,只改变 速度的方向.
二、带电粒子在磁场中的运动 dv q v × B m 动力学方程: = dt 1.带电粒子在匀强磁场中的运动
× × × × × × × × × × × × × × ×
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1 (IB ) UH = ne b I B 比较可得金属导体 与实验结论 U H = R H b 的霍耳系数： 1 R H = ne
对于 n型半导体载流子为电子，而P型半 导体体载流子为 带正电的空穴。根据霍耳系 数的符号可以确定半导体的类型，根据霍耳 系数的大小的测定，可以确定载流子的浓度。
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(1)
. . R . .
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粒子径迹
. . B . .
匀强磁场
在洛伦兹力作用下粒子在 匀强磁场作圆周运动时
q v = RB m
即：
(2)
R ∝m
结束
mE 由式(1)、(2)得： R ∝ q B ´B
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四、霍耳效应
1879年霍耳（A.H.Hall）发现：在匀强 磁场中通电的金属导体板的上下表面出现横 向电势差，这一现象称为霍耳效应。
二、电子回旋加速器 铁 芯
线圈
环形 真空室
S
接振荡器
N
带电粒子束
结束
返回
高压 电源
D形 真空室 电极 微调 电容
静电 偏转板 束流 探测器 离子源
束流 探测器 四极 透镜
真空泵 测量电容
束流线
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回旋加速器真空室示意图
返回
E.O. 劳伦斯 (1901-1957) 设计的 世界上第一台回旋加速器
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磁约束装置
等离子体
B
线圈
线圈
磁 塞
磁约束装置
等离子体
线圈
线圈
磁 塞
磁约束装置
等离子体
线圈
线圈
磁 塞
磁约束装置
等离子体
线圈
线圈
磁 塞
地磁场的磁感应线
结束
返回
范艾仑(J.A.Van Allen)辐射带 宇宙带电粒子被地球磁场俘获并在艾仑 带内作螺旋式振荡运动。 北极光
S
B增大 N
地轴
结束
(1). v 0 B 2 q v0 B = m v 0 R m v0 R = q B 2 R=2 m π π T = v0 qB
× × ×
R ×
× × ×
B
× ×
× × × × × ×
× × ×
Fm
q
×
× × × ×
结束
v0
返回
× × ×
(2). v 0 与 B 成θ 角 v = v 0 cos θ v = v 0 sin θ mv m v 0 sin θ R=q = qB B v θ v v
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粒子径迹
匀强磁场
. . B . .
利用质谱仪可以测出 元素中个同位素的含量
通过速度选择器 后粒子的速度
离子源 狭缝
. . . . +
速度选择器
偏转板
. . . . Βιβλιοθήκη Baidu . . .
照相底片
. . . . . . . . . . . .
E v= B´
实验值和计算值的差别是由于经典理论的缺陷， 只有量子理论才能解决这一问题。 结束 返回
磁流体发电（MHD） (Magnetohydrodynamics)
磁流体发电 效率可达55%
S
高温气体
N
燃烧器 磁体
磁力线方向
磁流体发电原理图
结束
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洛伦 兹力
荷兰物理学家
洛伦兹
H.A.Lorentz （1853-1928）
§11-6 带电粒子在磁场中
所受作用及其运动
一、洛伦兹力 带电粒子在磁场中当 v、B 相互垂直时， 受力最大，且 Fm = q vB F B 在一般情况下： q F = q vB sinq q F 垂直于由v、B 所 v 决定的平面
结束
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中国第一台回旋加速器
结束
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中国科学院高能物理研究所 90Mev加速器
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三、倍恩勃立奇( Bainbridge)质谱仪
离子源
狭缝
. . . . +
速度选择器
偏转板 照相底片
. . . . . . . . ... . .. ... ...
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. . R . .
B
2 R 2 m π = π T= v qB 螺距 h ：
2 m v 0 cos π θ h=v T = qB
q
R
结束
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2.带电粒子在非匀强磁场中的运动
Fx F
Fy
B v
B
粒子受到一个与运动方向相反的力Fx , 此力阻止粒子向磁场增强方向运动. 结束 返回
磁约束装置
等离子体
B
线圈
线圈
磁 塞
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实验指出： IB UH∝ b IB UH = RH b RH
B
b
a
++++++++
UH
I
霍耳系数，它是和材料的性质有关 的常数 结束 返回
经典电子论对霍耳效应的解释 1 eE H= f = e v ×B V v f EH E H= v ×B + + + + + + + + 2 E = vB
H
a
U H = V 1 V 2 = a EH n 电子数密度 UH= a vB I = n eva b IB 1 (I B ) UH= = ne b ne b
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§11-7 带电粒子在电场和磁场中
运动的应用 dv q E +q v × B m 动力学方程: = dt 一、磁聚焦
控制极 阳极
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B
阴 极
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控制极 阳极
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阴 极
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调节B ,使比值 v T 为正整数n , 即: v T =n 0x 0x 1 mv2 e 2 m π 又因为: T = e U 0x = B 2 2 2 e 8 mn π 所以: = B 2l 2 m e (1.75881962±0.00000053)×1011C/kg = m