带电粒子在复合场中的运动(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,3,、带电粒子在复合场中的运动,一,.,速度选择器：,在如图所示的平行板器件中，电场强度,E,和磁感应强度,B,相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。,这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，匀速（或者说沿直线）通过,所以叫速度选择器。,原理：在电、磁场中，若不计重力，则：,Eq=Bqv,即,v=E/B,速度选择器：,1.,速度选择器只选择速度，与电荷的正负无关；,2.,带电粒子必须以唯一确定的速度（包括大小、方向）才能匀速（或者说沿直线）通过速度选择器。,否则偏转。,3.注意电场和磁场的方向搭配。,v,将向洛伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨迹是一条复杂曲线。,4,、若,vE/B,时：,练习:在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是：,A.增大粒子射入时的速度,B.减小磁场的磁感应强度,C.增大电场的电场强度,D.改变粒子的带电性质,BC,2如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率v=E/B，那么:(),A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过,B.带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过,C不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过,D.不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过,c,二,.,磁流体发电机,磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，右图是它的示意图，平行金属板,A,、,B,之间有一个很强的磁场，将一束等粒子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，,AB,两板间便产生电压。如果把,AB,和用电器连接，,AB,就是一个直流电源的两个电极。,d,原理,B,正电荷,Eq=Bqv,7,磁流体发电机,Eq=Bqv,电动势：,E=Ed=Bvd,电流：,I=E/,（,R+r,）,流体为：等离子束,目的：发电,1,、图中,AB,板哪一个是电源的正极？,2,、此发电机的电动势：（两板距离为,d,，磁感应强度为,B,，等离子速度为,v,，电量为,q,）,B板,练习：如图所示是等离子体发电机的示意图，平行金属板间的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，两板间距离为20，要使AB端的输出电压为220V，则等离子垂直射入磁场的速度为多少？,代入数据得v=2200m/s,电流的方向如何？,由B到A,磁流体发电机,原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力作用下发生偏转而聚集到A、B板上，产,生电势差.,设A、B平行金属板的面积为S，相距L，等离子体的电阻率为，喷入气体速度为,v,，板间磁场的磁感强度为B，板外电阻为R，当等离子气体匀速通过A、B板间时，A、B板上聚焦的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势，此时通过R的电流是多大？,10,S,R,E,r,B,L,I,I,电源内电阻,r=L,/,s,11,E,场,q=BqV，E,场,=BV,电动势E=E,场,L=BLV,L,S,电源内电阻,r=,R中电流I=,E,Rr,=,BLV,R,L,S,BLVS,RS L,=,12,图是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的,ab,两点间的电动势,U,，就可以知道管中液体的流量,Q-,单位时间内流过液体的体积（,m,3,/s,）。已知管的直径为,D,，磁感应强度为,B,，试推出,Q,与,U,的关系表达式。,流体为：导电液体,目的：测流量,三、电磁流量计,Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd,流量：,Q=Sv=,dU/4B,d,b,a,导电,液体,若管道为其他形状,如矩形呢?,四、霍耳（,E.C.Hall),效应,在一个通有电流的导体板上，垂直于板面施加一磁场，则平行磁场的两面出现一个电势差，这一现象是,1879,年美国物理学家霍耳发现的，称为霍耳效应。该电势差称为,霍耳电势差,。,霍耳,15,霍尔元件,16,17,例：如图9-31所示为一电磁流量计的示意图，截面为正方形的非磁性管，其边长为,d,，内有导电液体流动，在垂直液体流动方向加一指向纸里的匀强磁场，磁感强度为,B,。现测得液体,a、b,两点间的电势差为,U,（,a、b,为流量计上下表面的两点），求管内导电液体的流量,Q,。,a,b,液体,图9-31,+,_,导电液体,B,E,+,+,+,+,_,_,_,_,+,+,+,+,_,_,_,_,U,a,b,18,（09年宁夏卷）医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极,a,和,b,以及磁极,N,和,S,构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极,a,、,b,均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极,a,、,b,之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160V，磁感应强度的大小为0.040T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为 （）,A.1.3m/s，,a,正、,b,负,B.2.7m/s，,a,正、,b,负,C.1.3m/s，,a,负、,b,正,D.2.7m/s，,a,负、,b,正,A,19,