【正文】 ???????????LLdyBEme電子比荷 115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 1p2p d L + 1y2yo yx0v??49 2 . 質(zhì)譜儀（ 1919年 英國物理學(xué)家、化學(xué)家阿斯頓） RmBq2vv ??vRBqm ??70 72 73 74 76 鍺的質(zhì)譜 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1p 2p+ 2s3s1s速度選擇器 照相底片 質(zhì)譜儀的示意圖 115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 50 3 . 回旋加速器（ 1932年 美國物理學(xué)家勞倫斯） 1932年勞倫斯研制第一臺(tái)回旋加速器的 D型室 . 此加速器可將質(zhì)子和氘核加速到 1MeV的能量，為此 1939年勞倫斯獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) . 115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 51 mqBfπ2?mq B R 0?v2k 21 vmE ?頻率與半徑無關(guān) 到半圓盒邊緣時(shí) mRBqE22022k ?回旋加速器原理圖 N S B 2D 1DO ~ 115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 52 我國于 1994年建成的第一臺(tái)強(qiáng)流質(zhì)子加速器 ，可產(chǎn)生數(shù)十種中短壽命放射性同位素 . 115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 53 例 2 有一回旋加 速器，它的交變 電壓的 頻率為 ，半圓形電極的半徑為 . 問 加速氘核所需的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多大 ？ 氘核所能達(dá)到的最大動(dòng)能為多大 ？ 其最大速率有多大 ？ （已知氘核的質(zhì)量為 ，電荷為 ） . Hz1012 6? 27?? 19??解 由粒子的回旋頻率公式，可得 19627??????????22BqmfM e 22022k ?? mRBqE170 ?????mq B Rv115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 54 霍 耳 效 應(yīng) 4 . 霍耳效應(yīng)（ 1879年 美國物理學(xué)家霍耳） 115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 55 dB?I bHUdIBRUHH ?霍耳電壓 BqqE dH v?BE dH v?BbU dH v? n q dIBU ?H nqR 1H ?霍耳系數(shù) + qdv?+ + + + + eF?mF?bdqn dv?SqnI dv?115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 56 2H nehR ?? ),2,1( ??n 量子霍爾效應(yīng) （ 1980年 德國物理學(xué)家克利青） 0 5 10 15200300400100T/BmV/HU2?n3?n4?nIUR HH ?? 霍耳電阻 115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 57 I + + + + P 型半導(dǎo)體 + HUB?mF?dv?霍耳效應(yīng)的應(yīng)用 2） 測量磁場 dIBRUHH ?霍耳電壓 1） 判斷半導(dǎo)體的類型 mF?+ + + N 型半導(dǎo)體 HU B?I + dv?115 帶電粒子在電場和磁場中的運(yùn)動(dòng) 58 ldIS B?一 安 培 力 洛倫茲力 Bef ??? ??? dm v?s i ndm Bef v??s i n)d(d d BelnSF v?SneI dv??s ind lBI?安培力本質(zhì)： 導(dǎo)線中做定向運(yùn)動(dòng)的電子受到洛倫茲力的作用，使導(dǎo)線在宏觀上表現(xiàn)為受到了磁場的作用力 安培定律 磁場對(duì)電流元的作用 力 BlIF ??? ?? ddmf?dv???si ndd lBIF ?lI ?d?116 載流導(dǎo)線在磁場中所受的力 59 B?lI ?d?F?d 有限長載流導(dǎo)線所受的安培力 BlIFF ll ???? ??? ?? ddBlIF ??? ?? dd 安培定律 ?s i ndd lBIF ? 意義 磁場對(duì)電流元作用的力 ，在數(shù)值上等于電流元 的大小 、電流元所在處的磁感強(qiáng)度 大小以及電流元和磁感應(yīng)強(qiáng)度之間的夾角 的正弦之乘積 , 垂直于 和 所組成的平面 , 且 與 同向 . lI ?d B??lI ?d B?F?d F?dBlI ?? ?dlI ?dB?F?d116 載流導(dǎo)線在磁場中所受的力 60 A B C xyI0?0?B?o 根據(jù)對(duì)稱性分析 jFF y ?? 22 ?02 ?xFjBABIF ?? ??1解 ?s i ndd 222 ?? ?? FFF y1F?2dF?rlI ?d2dF?lI ?d 例 1 如圖一通有電流 的閉合回路放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 的均勻磁場中，回路平面與磁感強(qiáng)度 垂直 .回路由直導(dǎo)線 AB 和半徑為 的圓弧導(dǎo)線 BCA 組成 ，電流為順時(shí)針方向 , 求磁場作用于閉合導(dǎo)線的力 . IB?rB?116 載流導(dǎo)線在磁場中所受的力 61 A C xyrI1F?lI ?d0?B?2dF?lI ?do 0?B ?s i ndd 222 ?? ?? FFF y?? ?s i nd lBI? ?? 00π2 ds i n?? ??B I rFjABBIjrBIF ??? ?? )c o s2( 02 ??d? ?dd rl ?因 jABBIF ?? ??1由于 021 ??? FFF ???故 116 載流導(dǎo)線在磁場中所受的力 62 P xyoIB?L F?d0dd 00 ????? yBIFF xxjB I lFF y ??? ??B I lxBIFF lyy ??? ?? 0 ddBlIF ??? ?? dd?? s i nds i ndd lBIFF x ??解 取一段電流元 lI ?d?? c o sdc o sdd lBIFF y ?? 結(jié)論 任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力 , 與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所受的磁場力相同 . 例 2 求 如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力，已知 和 . B? I ?lI ?d116 載流導(dǎo)線在磁場中所受的力 63 xyO 2I1Id R 例 3 半徑為 載有電流 的導(dǎo)體圓環(huán)與電流為 的長直導(dǎo)線 放在同一平面內(nèi)（如圖）， 直導(dǎo)線與圓心