1、第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理1一一 帶電粒子在電場和磁場中所受的力帶電粒子在電場和磁場中所受的力電場力電場力EqFe磁場力磁場力（洛倫茲力）（洛倫茲力）BqF vmBqEqFv運動電荷在電場運動電荷在電場和磁場中受的力和磁場中受的力xyzo+qvBmF第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理2二二 帶電粒子在均勻磁場中運動舉例帶電粒子在均勻磁場中運動舉例RmBq200vvqBmR0vB0v

2、qBmRT220vmqBTf211 回旋半徑和回旋頻率回旋半徑和回旋頻率第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理3電子的反粒子電子的反粒子 電子偶電子偶顯示正電子存顯示正電子存在的云室照片在的云室照片及其摹描圖及其摹描圖鉛板鉛板正電子正電子電子電子B1930年狄拉克年狄拉克預言自然界存預言自然界存在正電子在正電子第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理4BEv + + + + + + + + + +

3、+ + +- - - - - - - - - - - - - -E速度選擇器速度選擇器mFBqqEveF+v第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理5湯姆孫實驗湯姆孫實驗 eVm221v電子動能：電子動能：meV2v電子束打在屏幕中央的條件：電子束打在屏幕中央的條件：BEvmeVBE2222eEmVB111kgC10)53(75881962. 1mekg10)54(1093897. 931m電子的質量：電子的質量： 第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和

4、磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理6質譜儀質譜儀00222mvmExRqBqB B0qB Bxm 2E7072 73 74 76鍺的質譜鍺的質譜.1p2p2s3s1s速度選擇器速度選擇器照相底片照相底片質譜儀的示意圖質譜儀的示意圖B0BxEBv第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理7回旋加速器回旋加速器 1932年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的年勞倫斯研制第一臺回旋加速器的D型室型室. 此加速器可將質子和氘核加速到此加速器可將質子和氘核加速到1 MeV的能量，的能量，為此為此

5、1939年勞倫斯獲諾貝爾物理學獎年勞倫斯獲諾貝爾物理學獎.第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理8mqBf2mqBR0v2k21vmE 頻率與半徑無關頻率與半徑無關到半圓盒邊緣時到半圓盒邊緣時mRBqE22022k回旋加速器原理圖回旋加速器原理圖NSB2D1DON第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理9 我國于我國于1994年建成的第年建成的第一臺強流質一臺強流質子加速器子加速器 ，可產生數十可產

6、生數十種中短壽命種中短壽命放射性同位放射性同位素素 .第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理102 磁聚焦磁聚焦（洛倫茲力不做功洛倫茲力不做功）vvv/sinvv 洛倫茲力洛倫茲力 BqFvm 與與 不垂直不垂直Bvcosvv/qBmRvqBmT2)/2(cosqBmdvTv/螺距螺距第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理11 磁聚焦磁聚焦 在均勻磁場中點在均勻磁場中點 A 發射一束發射一束初速度

7、相差不大的帶電粒子，它們的初速度相差不大的帶電粒子，它們的 與與 之間的夾角之間的夾角 不同，但都較小，這些粒不同，但都較小，這些粒子沿半徑不同的螺旋線運動，因螺距近似子沿半徑不同的螺旋線運動，因螺距近似相等，相交于屏上同一點，此現象稱為磁相等，相交于屏上同一點，此現象稱為磁聚焦聚焦 .0vB 應用應用 電子光學，電電子光學，電子顯微鏡等子顯微鏡等 .第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理123 霍耳效應霍耳效應第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理13BqqEdHvBEdHvdHUBb vnqdIBUHnqR1H霍耳霍耳系數系數dBIbHUdIBRUHH霍耳電壓霍耳電壓+qdv+ + + + + - - - - -eFmFdbqndvSqnIdv第第20章章 磁場對電流的作用磁場對電流的作用20-1 20-1 帶電粒子在電場和磁場中的運帶電粒子在電場和磁場中的運動動大學大學物理物理14