运动电荷在磁场中受力PPT课件
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3.5运动电荷在磁场中受到的力
方向的判断： 左手定则
大小的计算： F BIL sin
2电流是如何形成的？
电流是由电荷的定向移动形成的 3、猜想:磁场是不是可能对运动电荷有 力的作用？
演示：阴极射线在磁场中的偏转
1 、没有磁场时，接通高压电源可以观 察到什么现象。
2、光束实质上是什么？ 3、若在电子束的路径上加磁场，可以 观察到什么现象？ 4、改变磁场的方向，通过观查从而判 断运动的电子在各个方向磁场中的受力 方向。
I=nqsv
F安＝ILB＝（nqsv）LB
总电荷数：nsL
f洛＝qVB
(适用条件：速度方向与磁场方向垂直)
如果通电导线不和磁场方向垂直，怎么办？
速度v与磁场B的方向夹角为θ时
F Bqv sin (为B与v的夹角）
1、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入 该通电螺线管，若不计重力，则 [ CD ] A．带电粒子速度大小改变； B．带电粒子速度方向改变； C．带电粒子速度大小不变； D．带电粒子速度方向不变。
四、洛伦兹力的特点
（1）、洛伦兹力的方向既垂直于磁场 方向，又垂直于速度方向，即垂直于 磁场和速度所组成的平面。
（2）、洛伦兹力对电荷不做功，即不 改变速度的大小，只改变速度的方向。
五、电视显像管的工作原理
五、电视显像管的工作原理
主要构造: 电子枪（阴极）、偏 转线圈、荧光屏等
【思考与讨论】
1.安培力是洛伦兹力的宏观表现． 2.洛伦兹力是安培力的微观本质
二、洛伦兹力的方向
推理：左手定则判断安培力方向，大量定
向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培 力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力 的方向．
实验验证：洛伦兹力的方向可以用左 手定则判定
15.4运动电荷在磁场中受到的力
× × ×
+
+
V
FL
+ +
V
+
V
V
垂直纸面向外 垂直纸面向里
FL
× × ×
FL
V
× × ×
× × ×
V
V
FL=0
FL=0
2.为了研究某种放射源发出的未知射线，物 理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线 分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电 性。
a带正电 b带负电
c不带电
3.电子的速率v=3×106 m/s，垂直 射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受 到的洛伦兹力是多大？
设有一段长为L，横截 面积为S的直导线，单位 体积内的自由电荷数为n， 每个自由电荷的电荷量为 q，自由电荷定向移动的 速率为v.这段通电导线垂 直磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中，求 洛伦兹力
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I nqvS (2)通电导线所受的安培力 F安 BIL B ( nqvS ) L (3)这段导线内的自由电荷数
15.4 磁场对运动电荷的 作用
• 太阳喷射出的带 电粒子（称太阳 风）受地球磁场 的作用而进入地 球的两极地区， 轰击高层大气气 体使其电离的彩 色发光现象称为 极光
知识回顾
判断下列图中安培力的方向：
F F
电流是如何形成的？
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的
磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电 荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？
N nSL
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
v
I v
F
F洛
F安 N
B ( nqvS ) L nSL
+
+
V
FL
+ +
V
+
V
V
垂直纸面向外 垂直纸面向里
FL
× × ×
FL
V
× × ×
× × ×
V
V
FL=0
FL=0
2.为了研究某种放射源发出的未知射线，物 理探究者把放射源置于匀强磁场中，射线 分裂成a、b、c三束，请分析三束射线的电 性。
a带正电 b带负电
c不带电
3.电子的速率v=3×106 m/s，垂直 射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受 到的洛伦兹力是多大？
设有一段长为L，横截 面积为S的直导线，单位 体积内的自由电荷数为n， 每个自由电荷的电荷量为 q，自由电荷定向移动的 速率为v.这段通电导线垂 直磁场方向放入磁感应强 度为B的匀强磁场中，求 洛伦兹力
v
v
v v
(1)通电导线中的电流 I nqvS (2)通电导线所受的安培力 F安 BIL B ( nqvS ) L (3)这段导线内的自由电荷数
15.4 磁场对运动电荷的 作用
• 太阳喷射出的带 电粒子（称太阳 风）受地球磁场 的作用而进入地 球的两极地区， 轰击高层大气气 体使其电离的彩 色发光现象称为 极光
知识回顾
判断下列图中安培力的方向：
F F
电流是如何形成的？
导体中的电流是由电荷的定向移动产生的
磁场对通电导线（电流）有力的作用，而电流是电 荷的定向运动形成的，由此你会想到了什么？
N nSL
(4)每个电荷所受的洛伦兹力
v
I v
F
F洛
F安 N
B ( nqvS ) L nSL
磁场对运动电荷的作用力 课件
(2)尽管安培力是自由电荷定向移动时受到的洛伦兹力 的宏观表现，但也不能认为安培力就简单地等于所有定向移 动电荷所受洛伦兹力的和，一般只有当导体静止时才能这样 认为；
(3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功．
可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然 联系，也有显著的区别．
3．洛伦兹力与电场力的比较
2．在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时， 由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与 电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的 平面．
3．由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂 直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电 荷速度的方向，不能改变速度的大小．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安 培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏 观表现；
2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．
(3)洛伦兹力恒不做功，但安培力却可以做功．
可见安培力与洛伦兹力既有紧密相关、不可分割的必然 联系，也有显著的区别．
3．洛伦兹力与电场力的比较
2．在研究电荷的运动方向与磁场方向垂直的情况时， 由左手定则可知，洛伦兹力的方向既与磁场方向垂直，又与 电荷的运动方向垂直，即洛伦兹力垂直于v和B两者所决定的 平面．
3．由于洛伦兹力的方向总是跟运动电荷的速度方向垂 直，所以洛伦兹力对运动电荷不做功，洛伦兹力只能改变电 荷速度的方向，不能改变速度的大小．
图3－5－2
有 Q＝nqL＝nq·vt，I＝Qt ，F 安＝BIL，故 F 安＝BQt L＝Bnqtvt·L＝Bqv·nL，洛伦兹力 F＝F 安/nL，故 F＝qvB.
上式为电荷垂直磁场方向运动时，电荷受到的洛伦 兹力．
2．洛伦兹力和安培力的区别与联系
(1)洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安 培力是导体中所有定向移动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏 观表现；
2．带电粒子在复合场中运动的分析方法和思路 (1)正确进行受力分析，除重力、弹力、摩擦力外要特 别注意电场力和洛伦兹力的分析．
(2)确定带电粒子的运动状态，注意运动情况和受力情 况的结合．
(3)灵活选择不同的运动规律 ①当带电粒子在复合场中做匀速直线运动时，粒子受 力必然平衡，由平衡条件列方程求解．
磁场对运动电荷的作用力
一、洛伦兹力
1．演示实验：电子射线管发出的电子束，如图甲中的径迹是
乙中一电条子直束线的径．迹把向电下子射发线生管了放偏在转蹄，形若磁调铁换的磁磁铁场南中北，极如的图位3置－，5－则1 电子束的径迹会向上偏转．
2025届高三物理一轮复习磁场对运动电荷的作用(53张PPT)
答案 AB
考向4 运动的周期性形成多解带电粒子在两个相邻磁场或电场、磁场相邻的空间内形成周期性的运动而形成多解。
【典例11】 (多选)(2022·湖北卷)在如图所示的平面内,分界线SP将宽度为L的矩形区域分成两部分,一部分充满方向垂直于纸面向外的匀强磁场,另一部分充满方向垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,SP与磁场左右边界垂直。离子源从S处射入速度大小不同的正离子,
解析 电子在磁场中都做匀速圆周运动,根据题意画出电子的运动轨迹,如图所示,电子1垂直射进磁场,从b点离开,则运动了半个圆周,ab即为直径,c点为圆心,电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场,经t2时间从a、b
答案 A
考向2 带电粒子在平行边界磁场中的运动平行边界(存在临界条件,如图所示)。
【典例4】 如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,宽度为d,边界为CD和EF。一电子从CD边界外侧以速率v0垂直射入匀强磁场,入射方向与CD边界间夹角为θ。已知电子的质量为m,电荷量为e,为使电子能从磁场的另一侧EF射出,求:(1)电子的速率v0至少多大?(2)若θ角可取任意值,v0的最小值是多少?
答案 C
1.洛伦兹力的特点:洛伦兹力不改变带电粒子速度的_______,只改变带电粒子速度的方向。2.粒子的运动性质。(1)若v0∥B,则粒子不受洛伦兹力,在磁场中做_____________。(2)若v0⊥B,则带电粒子在匀强磁场中做_____________。
考点2 带电粒子在匀强磁场中的匀速圆周运动
平面
0
qvB
(1)带电粒子在磁场中的速度不为零,一定受到洛伦兹力作用( )(2)洛伦兹力对运动电荷不做功( )(3)同一带电粒子在A处受到的洛伦兹力大于在B处受到的洛伦兹力,则A处的磁场一定大于B处的磁场( )
磁场对运动电荷的作用(优秀)PPT课件
[观看] 洛伦兹力演示仪
2020/1/2
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思考与讨论：
带电粒子在磁 场中运动时，洛 伦兹力对带电粒 子是否做功？
2020/1/2
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3.特点：
① F洛⊥B, F洛⊥V(垂直于v和B所
决定的平面)
② 洛伦兹力对电荷不做功
2020/1/2
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[例1] 一个电子的速率V=3×106 m/s，垂直射入B=0.1T的匀强磁 场中，它所受的洛伦兹力为多大？ （e=1.6×10-19 C）
洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极
射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作
用归结为以太与电子的相互作用。这一理论成
功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年
诺贝尔物理学奖。
洛伦兹于1928年2月4日在荷兰的哈勃姆去
世，终年75岁。为了悼念这位荷兰近代文化的
巨人，举行葬礼的那天，荷兰全国的电信、电
2020/1/2
26
请各位观看科普视频
2020/1/2
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☆小结
1、定义：磁场对运动电荷的作用力.施力 物体：磁场；受力物体：运动电荷.
2、产生条件：电荷在磁场中运动，且 V
洛 与 B不平行. 伦 3、方向判定：左手定则. F⊥B, F⊥V (F 兹 垂直于v和B所决定的平面) 力 4、大小（公式）：F = qvB (只适用于
上的物质受到电子的撞击
时能够发光,显示出电子束
的运动轨迹。
9
[实验现象] 当电子射线管的周围 不存在磁场时，电子的运动轨迹 是直线。
当电子射线管的周围存在磁 场时，电子的运动轨迹是曲线。 [实验结论] 运动电荷确实受到了 磁场的作用力，这个力通常叫做 洛伦兹力。
人教版2019高中物理选择性必修第二册 磁场对运动电荷的作用力(课件)39张ppt
所以D错误；故选B。
２.阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一
条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿(
A
B
)
z轴正方向的磁场
B y轴负方向的磁场
C x轴正方向的磁场
D
y轴正方向的磁场
【解析】若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方
生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方
向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（ D ）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
第一章 安培力与洛伦兹力
§1.2
磁场对运动电荷的作用力
复 习
1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
大小：F＝BILsinθ
2、电流是如何形成的？
方向：左手定则
电荷的定向移动形成的
3、由上述的两个问题你能够想到什么？
磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用
力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定时，电子打在荧光屏上的位置是不变的。( √ )
(6)当判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力时，要让四指指向电荷的运动方
向。(×)
４．科学家预言，自然界存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极子N的磁场分布如图
甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子N和正点电荷Q
运动方向与电场力的方向无关；由甲图中洛仑兹力方向，根据左手定则可知，从上往下看，带电小
２.阴极射线管中电子束由阴极沿x轴正方向射出，在荧光屏上出现如图所示的一
条亮线。要使该亮线向z轴正方向偏转，可加上沿(
A
B
)
z轴正方向的磁场
B y轴负方向的磁场
C x轴正方向的磁场
D
y轴正方向的磁场
【解析】若加一沿z轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿y轴正方向，亮线向y轴正方
生命带来灾难，地球也因此无法孕育生命。但由于地磁场的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方
向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。下面说法中正确的是（ D ）
A．地磁场直接把高能带电粒子给反射回去
B．只有在太阳内部活动剧烈时，地磁场才对
射向地球表面的宇宙射线有阻挡作用
C．地磁场会使沿地球赤道平面垂直射向地球
第一章 安培力与洛伦兹力
§1.2
磁场对运动电荷的作用力
复 习
1、磁场对通电导线的作用力的大小和方向？
大小：F＝BILsinθ
2、电流是如何形成的？
方向：左手定则
电荷的定向移动形成的
3、由上述的两个问题你能够想到什么？
磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的作用
力的宏观表现，也就是说磁场可能对运动电荷有力的作用。
(5)显像管中偏转线圈中的电流恒定时，电子打在荧光屏上的位置是不变的。( √ )
(6)当判断运动电荷在磁场中所受的洛伦兹力时，要让四指指向电荷的运动方
向。(×)
４．科学家预言，自然界存在只有一个磁极的磁单极子，磁单极子N的磁场分布如图
甲所示，它与如图乙所示正点电荷Q的电场分布相似。假设磁单极子N和正点电荷Q
运动方向与电场力的方向无关；由甲图中洛仑兹力方向，根据左手定则可知，从上往下看，带电小
运动电荷在磁场中受到的力
v
F洛
F洛
v
洛伦兹力的方向
实验结论：洛伦兹力的方向既 跟磁场方向垂直F⊥B，又跟电荷的 运动方向垂直F⊥v，故洛伦兹力的 方向总是垂直于磁感线和运动电荷 所在的平面，即：F安⊥Bv平面 伸开左手： 磁感线——垂直穿入手心 四指——
①指向正电荷的运动方向
②指向负电荷运动的反向 大拇指——
所受洛伦兹力的方向
A、匀加速运动
B、匀减速运动
C、匀速直线运动
D、在螺线管内来回往复运动
课堂练习
5、如图示，一带负电的小滑块从粗糙的斜面 顶端滑至底端时的速率为v；若加一个垂直纸 面向外的匀强磁场，并保证小滑块能滑至底
端，则它滑至底端时的速率将（ B ）
A、变大
B、变小
C、不变
D、条件不足，无法判断
1、通电导线在磁场中所受的安培力就是 洛伦兹力的宏观表现。
2、研究表明，洛伦兹力的大小与电荷的运 动方向及磁场的方向有关。
洛伦兹力的大小
如图所示，设有一段长度为L，横截面 积为S的导线，导线单位体积内含有的自由 电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定 向移动速率为v，将这段通电导线垂直磁场 方向放入磁感应强度为B的磁场中。
小结：
磁场对运动电荷作用力：洛伦兹力 1、洛伦兹力的大小：
v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB v与B成θ时，F洛=qvBsinθ
2、方向：
F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面
3、做功情况：
洛子在磁场中所 受洛伦兹力的方向：
课堂练习
洛伦兹力的大小
安培力为F安=BIL 电流的微观表 达式为 I=nqsv 设导线中共有N个自由电子N=nsL
每个电子受的磁场力为F洛 = F安/N 故可得F洛=qvB
运动电荷在磁场中受到的力
运动电荷在磁场中受到的力
演示：观察阴极射线（电子束）在磁场中的偏转
N
S
一、运动电荷在磁场中受到的力—— 洛伦兹力（Lorentz force）
·洛伦兹
（Hendrik Antoon Lorentz， 1853—1928），荷兰物理学家。 他在物理学上最重要的贡献是他的 电子论。1895年他提出了著名的 洛仑兹力公式。
三、洛伦兹力大小
S
使导线与磁场的方向垂直，即导线中电荷 定向运动的方向与磁场的方向垂直。
已知量：
n=单位体积内所含的自由电荷数
q=每个自由电荷的电荷量
L
v=电荷定向移动的平均速度
S=导线的横截面积
L=导线的长度（t 时间内电荷移动的距离）
n = 单位体积内所含的自由电荷数 q = 每个自由电荷的电荷量 v = 电荷定向移动的平均速度 S = 导线的横截面积 L = 导线的长度 探究以下四个问题：
·······
S L
若电荷不垂直射入磁场， 电荷受到的洛伦兹力大小又如何呢 ？
B∥ v
B⊥
v⊥
v
v∥
F洛 = qvB⊥ = qv⊥B = qvBsinθ
法正确的是：( D )
A. 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦 兹力的作用；
B. 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感 应强度一定为零；
C. 洛伦兹力既不能改变带电子粒子的动能，也不能改变 带电粒子的加速度；
D. 洛伦兹力对带电粒子不做功。
洛伦兹力与电场力的比较：
洛伦兹力
电场力
作用对象
运动电荷
带电粒子
仅在运动电荷的速度方 产生条件 向与B不平行时，运动
电荷才受到洛伦兹力
演示：观察阴极射线（电子束）在磁场中的偏转
N
S
一、运动电荷在磁场中受到的力—— 洛伦兹力（Lorentz force）
·洛伦兹
（Hendrik Antoon Lorentz， 1853—1928），荷兰物理学家。 他在物理学上最重要的贡献是他的 电子论。1895年他提出了著名的 洛仑兹力公式。
三、洛伦兹力大小
S
使导线与磁场的方向垂直，即导线中电荷 定向运动的方向与磁场的方向垂直。
已知量：
n=单位体积内所含的自由电荷数
q=每个自由电荷的电荷量
L
v=电荷定向移动的平均速度
S=导线的横截面积
L=导线的长度（t 时间内电荷移动的距离）
n = 单位体积内所含的自由电荷数 q = 每个自由电荷的电荷量 v = 电荷定向移动的平均速度 S = 导线的横截面积 L = 导线的长度 探究以下四个问题：
·······
S L
若电荷不垂直射入磁场， 电荷受到的洛伦兹力大小又如何呢 ？
B∥ v
B⊥
v⊥
v
v∥
F洛 = qvB⊥ = qv⊥B = qvBsinθ
法正确的是：( D )
A. 运动电荷在磁感应强度不为零的地方，一定受到洛伦 兹力的作用；
B. 运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感 应强度一定为零；
C. 洛伦兹力既不能改变带电子粒子的动能，也不能改变 带电粒子的加速度；
D. 洛伦兹力对带电粒子不做功。
洛伦兹力与电场力的比较：
洛伦兹力
电场力
作用对象
运动电荷
带电粒子
仅在运动电荷的速度方 产生条件 向与B不平行时，运动
电荷才受到洛伦兹力
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屏蔽作用，带电粒
子在磁场的作用下
作圆周运动，进入
缝隙后，电场极性
变换，粒子被反向 加速，
播放动画
进入右半盒，由于速度增加，轨道半径
也增加。然后又穿过缝隙，电场极性又 变换，粒子不断地被加速。
能量不断增大，成为高能粒子后引出轰击靶。
R mv qB
T 2m
qB
~
qU
1 2
mv 2
1 2
mv0 2
B
根据质谱线的位置，可 推出同位素的质量。
质谱线
1989年建成的具有世界先进水平的北京 正负电子对撞机直线加速器
3、回旋加速器
用于产生高能 粒子的装置，其结 构为金属双 D 形盒， 在其上加有磁场和 交变的电场。将一 粒子置于双 D形盒 的缝隙处，在电场 的作用下，进入左 半盒，
播放动画
由于金属具有静电
Fe qE f L qvB
速度选择器
当粒子速度 v 较大时， Fe< fL，粒 子向右偏转被右极
板吸收。
E
- -Fe -
B
+ fL+ v+
当粒子速度 v 使电场力等于洛伦兹力时，
Fe fL qE qvB
vE B
粒子竖直向下运动穿过狭缝；通过调整 E 和 B 可选择粒子速度。
vE B
粒子以速度v 垂直进 入下方磁场 B’
VH
fL q
v
b
I
运动电荷在磁场
中受洛伦兹力的
d
结果。
载流导体中的运动电荷在洛伦兹力的
作用下，向上偏转，在导体的上表面积累 了正电荷，
下表面感应出负
B
电荷，在上下两
面间形成电场 E， 出现霍尔电压 VH。
VH
带电粒子还受到
fL q
Fe
v
b
IE
向下的电场力。
d
当电场力与洛伦兹力平衡时， VH 稳定。
VH
RH
IB d
RH
1 nq
1.由于导体内有大量的自由电荷，n 较大， RH 较小，故导体的霍尔效应较弱。
2.而半导体界于导体与绝缘体之间，其内 的自由电荷较少，n 较小，RH 较大，故半 导体的霍尔效应显著。
3.霍尔效应的应用
① 测量半导体的性质 半导体根据掺杂不同，有空穴型
（p型）半导体，和电子型（n型）半导 体。 P型半导体的主要载流子为正电荷；
qvB m v 2 R
出射粒子的速度由 R mv qB
有
v RqB
m
动能为：
Ek
1 mv 2
2
1 m ( RqB )2 2m
R 2q2B 2 2m
目前世界上最大的回
旋加速器在美国费米加速 实验室，环形管道的半径 为2公里。产生的高能粒子 能量为5000亿电子伏特。
世界第二大回旋加速器
1、质谱仪 用于同位素分析的仪器。
同位素 有相同的质子数和
电子数，但中子数不同 的元素。它们的化学性 质相同，无法用化学的 方向将它们分离开。
速度选择器
2、质谱仪的工作原理
以速度 v 置入一 带电量为 q 的粒子， 粒子受到电场和磁场 的共同作用。
E
- -Fe -
B
+
fL
+
v+
当粒子速度 v 较小时， Fe> fL 粒子向左偏转 被左极板吸收。
v
2 mv
v qB
R B fL v
2m
qB
周期与粒子运动速度无关，速度大的粒 子轨道半径大，走的路程长，
速度小的粒子轨道半径小走的路程短，但 周期都是相同的。
三、带电粒子平行进入磁场 v // B
由于 0
fL qvB sin 0 0
带电粒子不受 力，作匀速直线运 动。
n型半导体的主要载流子为负电荷；
P 型半导体
n 型半导体
B
fL
VH
v
VH
v
I
B fL
I
VH 0
VH 0
由 VH 的正负就可知道半导体的类型。
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
29
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
在欧洲加速中心，加速器 分布在法国和瑞士两国的 边界，加速器在瑞士，储 能环在法国。产生的高能 粒子能量为280亿电子伏特。
国际粒子探测中心的粒子探测器
回旋加速器
六、霍尔效应
载流导体放入磁场 B 中，在导体上下两 表面产生霍尔电压的现象。
载流导体的宽为
B
b，厚为 d。通
有电流 I 。 1.原因: 是由于
Fe fL 其中 E VH
b q VH qvB
b VH bvB
由 I vSnq
有 v I Snq
qE qvB
B
VH
fL
Fe
v
b
IE
d
VH
bIB nSq
bIB nbdq
其中： S bd
VH
fL
Fe
VH
1 nq
IB d
B
v
b
IE
d
定义：
RH
1 nq
则：
为霍尔系数。
VH
RH
IB d
2.讨论
B v q
四、带电粒子以任意角度进入磁场
带电粒子以 角进入磁场，在垂直
B 的方向上作圆周运动，在平行于 B 的 方向上作匀速直线运动。
v v
B
v //
播放动画
螺距h： 相邻螺线间的距离
v v
B
h v//T v cos T T 2m
qB
v // h
h 2mv cos
qB
五、带电粒子在电场、磁场中的运动
在 B’ 中作圆周运
动的轨道半径为： R mv qB '
速度选择器
E
- -Fe -
B
+ fL+ v+
R
B’
R mv qB '
-Fe
可知：对于同位素粒子m 大，R 大；m小，R小
-
E
B
速度选择器
+ fL+
v
+ 胶片屏
这样，不同质量的粒子
B’
R
在胶片屏上留下不同的
痕迹——质谱线。
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
v
B
fL
v
B
fL
阴极射线管实验 洛仑兹力
二、带电粒子垂直进入磁场 v B
由于带电粒子
所受安培力总是与 运动速度方向垂直， 所以运动轨迹为一 圆周，洛仑兹力充 当向心力。
R B fL v
qБайду номын сангаас
fL
m
v2 R
qvB sin m v 2
2R
R mv qB
周期：
T 2R
§5.4磁场对运 动电荷的作用
一、运动电荷在磁场中受力----洛伦兹力
由实验知电量 为 q 电荷在磁场中 受到的洛仑兹力：
fL qvB sin
v
B
各量均取SI制中的单位。
考虑方向，可以写成： fL qv B
fL qv B
方向: q>0 fL // v B q<0 fL // (v B )