电磁场在实际生活中的运用

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粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径 mv r＝ qB ＝ 2mU qB2
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第八章
磁场
qB2r2 所以粒子的质量 m＝ 2U 若 q 也未知，则可求出该粒子的比荷(电荷量与质量 之比) q 2U m＝B2r2.
力 等大、反向 ．如图中只改变磁场B的方向，粒子将向 下偏转． (3) 当 v′>v ＝ E/B时，则 qBv′>qE ，粒子向上偏转；当 v′<v＝E/B时，qBv′<qE，粒子向下偏转．
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第八章
磁场
考点精析 E 1．由 v＝B可以看出通过调节 E(即调节速度选择器电极 两端的电压)和 B 就可以选择出进入偏转磁场的带电粒子的 速度 v.
交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区中．已知电场强度
大小为 E，方向向下，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直 于纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏折 (重力不计)，必 须满足平衡条件： qBv＝qE ，故v＝ ，这样就把满足 v＝ 的粒子从速度选择器中选择出来了．
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第八章
磁场
温故自查 如图所示，高为h、宽为d的导体置于匀强磁场B中， 当电流通过导体时，在导体板的上表面 A和下表面A′之间 产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为霍尔电 压．设霍尔导体中自由电荷 (载流子)是自由电子，图中电 向上，在上表面A积聚 流方向向右，则电子受洛伦兹力 电子
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2．速度选择器对正、负电荷均适用，且其两极间距 离极小，粒子稍有偏转，即会打到极板上． 3．速度选择器中的E、B的方向具有确定的关系，仅 改变其中一个的方向，就不能对速度做出选择．在复合场 的方向符合要求的情况下，不论带电粒子的性质如何，只 要带电粒子沿着设定的方向进入复合场，就可以对速度进 行选择，因为洛伦兹力的方向与速度方向有关．
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第八章
磁场
考点精析 1．带电粒子在回旋加速器内运动，决定其最终能量 的因素 由于 D 形金属盒的大小一定，所以不管粒子的大小及
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带电量如何，粒子最终从加速器内射出时应具有相同的旋 转半径．由牛顿第二定律得 qvnB＝ r n mvn2
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第八章
磁场
2．特点 (1)速度选择器只选择速度(大小、方向)，而不选择粒 子的质量和电量．如上图若从右侧入射则不能穿出场区． (2) 速度选择器 B 、 E 、 v 三个物理量的大小、方向互
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相约束，以保证粒子受到的电场力和洛伦兹
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磁场
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磁场
温故自查 1．原理：如图所示，由所受重力可忽略不计，运动 方向相同而速率不同的带电粒子组成的粒子束射入相互正
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q2B2rn2 由此可得 Ekn＝ 2m 可见，粒子获得的能量与回旋加速器的直径有关，
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直径越大，粒子获得的能量就越大．
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第八章
磁场
2．决定带电粒子在回旋加速器内运动时间长短的因素 带电粒子在回旋加速器内运动时间的长短， 与带电粒子做 匀速圆周运动的周期有关， 同时还与带电粒子在磁场中转动的 圈数有关．设带电粒子在磁场中转动的圈数为 n，加速电压为 U.因每加速一次粒子获得能量为 qU，每圈有两次加速．结合 q2B2rn2 q2B2rn2 qB2rn2 Ekn＝ 知，2nqU＝ ， 因此 n＝ .所以带电粒子 2m 2m 4mU qB2rn2 2πm πBrn2 在回旋加速器内运动时间 t＝nT＝ · ＝ . 4mU qB 2U
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第八章
磁场
2．工作原理 (1)电场加速qU＝ ΔEk
v2 mv (2)磁场约束偏转 qBv＝m r ，r＝ qB ∝v (3)加速条件：高频电源的周期与带电粒子在 D 形盒中 2πm 运动的周期相同，即 T 电场＝T 回旋＝ qB .
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第八章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
磁场
温故自查 1．基本构造(如图所示) 回旋加速器的核心部分是放置在
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磁场中的两个 D 形的金属扁盒 ( 如图所
示 ) ，其基本组成为：①粒子源；②两 个D形金属盒；③匀强磁场；④高频电 源；⑤粒子引出装置；⑥真空容器．
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第八章
磁场
温故自查 1．用途：质谱仪是利用 电场 和 磁场 控制电荷运动 的精密仪器，它是一种测量带电粒子的质量和分析同位素 的重要工具． 2．构造：质谱仪由静电加速器、速度选择器、偏转 磁场、显示屏等组成，如下图所示：①带电粒子注入器；
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②加速电场 (U) ；③速度选择器 (B1 、 E)；④偏转磁场 (B2) ；
⑤照相底片．
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磁场
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第八章
磁场
考点精析 质谱仪的工作原理：如图所示，设有一质量为 m，带电 荷量为 q 的粒子，从容器①进入加速电场②，然后再经速度 选择器③进入偏转磁场④，打到照相底片⑤上，根据打上的 位置，可以测出带电粒子的偏转半径 r.粒子在加速电场中加 1 2 速，由动能定理可得 mv ＝qU，则 v＝ 2 2qU m .