3、大学物理洛仑兹力霍尔效应及其应用
磁场中的力洛伦兹力与霍尔效应
磁场中的力洛伦兹力与霍尔效应磁场中的力：洛伦兹力与霍尔效应磁场是我们日常生活中常见的现象之一，而它的作用远不止于此。
在物理学中，磁场还可以导致一系列的力的作用，其中最重要的是洛伦兹力和霍尔效应。
本文将详细介绍磁场中的这两种力的性质和应用。
一、洛伦兹力洛伦兹力是指在电荷运动过程中，由于电荷受到磁场的影响而产生的力。
它的大小与电荷、速度以及磁场的关系密切。
洛伦兹力的方向垂直于电荷的运动方向和磁场方向，并且具有右手定则的规律。
在洛伦兹力的应用中，我们最为熟悉的就是电动机的工作原理。
当通过导线中的电流流过时，电流携带的电荷将受到磁场的作用，产生洛伦兹力。
通过巧妙设计，电动机可以将这种力转化为旋转力，从而实现机械运动。
此外，洛伦兹力还广泛应用于粒子加速器、磁感应成像等领域。
以粒子加速器为例，通过控制磁场的强度和方向，可以使带电粒子在加速器内获得足够的动能。
这种应用在核物理和高能物理研究中起到了至关重要的作用。
二、霍尔效应霍尔效应是指在导体中，当有电流通过时，垂直于电流方向和磁场方向的方向上会产生电势差。
磁场和电流之间的相互作用导致了霍尔效应的发生。
霍尔效应的发现为我们提供了一种测量磁场强度的方法。
通过利用霍尔效应，我们可以制造出霍尔元件，用于测量磁场的大小和方向。
这种元件广泛应用于磁力计、磁场传感器等领域。
同时，霍尔效应也成为了研究材料电子性质的重要手段，在半导体物理和材料科学中具有重要意义。
三、洛伦兹力与霍尔效应的关系洛伦兹力和霍尔效应都与电流、磁场以及物质的性质有关。
在许多情况下，两者之间存在密切的联系。
首先，洛伦兹力的作用会导致导体内部产生电流，这就是霍尔效应的基础。
当洛伦兹力将电子沿一个方向推动时，由于电子具有负电荷，就会在导体中引发正电荷的积累，形成电势差。
这种电势差就是霍尔效应的表现。
其次，通过测量霍尔效应产生的电势差，我们可以得到材料的电导率、载流子浓度等重要参数。
这些参数又与洛伦兹力的性质相关。
《洛伦兹力及其应用》 讲义
《洛伦兹力及其应用》讲义一、什么是洛伦兹力在物理学中，洛伦兹力是指运动电荷在磁场中所受到的力。
当电荷以速度 v 在磁场 B 中运动时，它所受到的洛伦兹力 F 的大小可以用公式 F ＝qvBsinθ 来计算，其中 q 是电荷的电量，θ 是速度 v 与磁场 B 的夹角。
要理解洛伦兹力，我们先得明白磁场的存在。
磁场是一种看不见、摸不着的物质，但它却对处于其中的电荷产生力的作用。
就好像我们身处地球的引力场中会受到重力一样，电荷在磁场中就会受到洛伦兹力。
洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动的速度方向和磁场的方向，我们可以用左手定则来判断其方向。
伸开左手，让磁感线穿过掌心，四指指向正电荷运动的方向（或者负电荷运动的反方向），那么大拇指所指的方向就是洛伦兹力的方向。
二、洛伦兹力的特点1、洛伦兹力永不做功这是洛伦兹力一个非常重要的特点。
因为洛伦兹力始终与电荷的运动方向垂直，所以它只会改变电荷的运动方向，而不会改变电荷运动的速度大小，也就不会对电荷做功。
想象一下，一个带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力不断地改变粒子的运动方向，使其沿着圆周运动，但粒子的速度大小始终不变，动能也保持不变，这就是洛伦兹力不做功的一个直观体现。
2、洛伦兹力与电荷的速度和磁场强度有关电荷运动的速度越大、磁场越强，洛伦兹力就越大。
反之，如果电荷的速度很小或者磁场很弱，洛伦兹力也会相应减小。
而且，洛伦兹力的大小还与速度和磁场的夹角有关。
当速度与磁场方向平行时，θ ＝ 0°，sinθ ＝ 0，洛伦兹力为零；当速度与磁场方向垂直时，θ ＝ 90°，sinθ ＝ 1，洛伦兹力最大。
三、洛伦兹力的应用1、质谱仪质谱仪是一种用于测量粒子质量和分析同位素的重要仪器。
它的工作原理就基于洛伦兹力。
在质谱仪中，带电粒子经过加速电场加速后，以一定的速度进入磁场。
由于不同质量的粒子在磁场中受到的洛伦兹力不同，它们会做不同半径的圆周运动，从而被分开并检测到。
电荷运动的磁效应洛伦兹力与霍尔效应
电荷运动的磁效应洛伦兹力与霍尔效应电荷运动的磁效应：洛伦兹力与霍尔效应电荷运动时，除了受到电场力的作用，还会产生磁效应。
通过洛伦兹力和霍尔效应的研究，我们可以更深入地了解电荷在磁场中的运动规律以及相关的物理现象。
一、洛伦兹力洛伦兹力描述了电荷在磁场中受到的作用力。
当一个电荷Q以速度v在磁感应强度B的磁场中运动时，它将受到一个垂直于速度和磁场方向的力F。
这个力被称为洛伦兹力，用数学表达式表示为：F = Q(v × B)其中，F表示洛伦兹力的大小和方向，Q是电荷的量，v是电荷的速度，B是磁感应强度。
根据洛伦兹力的表达式，我们可以得出几个重要结论。
首先，洛伦兹力的大小正比于电荷的量和磁感应强度，并与电荷的速度的正弦值成正比。
其次，洛伦兹力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向，遵循右手定则。
最后，洛伦兹力只对运动的电荷有作用，对于静止的电荷则没有影响。
洛伦兹力的磁效应在实际应用中具有广泛的应用。
例如，在粒子加速器中，通过调整磁场的强度和方向，可以使电荷在器件中沿着特定的轨道进行加速。
而在电动机中，洛伦兹力则被用来实现电能到机械能的转换。
二、霍尔效应霍尔效应是指当一根导体中有电流流过时，垂直于电流方向和磁场方向产生的电势差现象。
这一现象被发现于1851年由美国物理学家爱德华·霍尔。
当通过一条导体的宽度为d，在纵向施加一个磁场B的情况下，导体两侧会产生一个横向电势差VH。
根据霍尔效应的原理，电势差VH 正比于电流I、磁感应强度B和导体的几何尺寸d，并与电流的方向和磁场的方向相对应。
数学表达式如下：VH = RHOH * I * B / d其中，RHOH为霍尔系数，反映了导体材料特定条件下的霍尔效应强度。
霍尔系数对不同材料而言是一个常数。
霍尔效应在现代电子技术中应用广泛。
例如，在霍尔传感器中，通过测量外部磁场引起的霍尔电势差变化，可以实现磁场传感和位置检测等功能。
此外，霍尔效应在微电子学领域也被利用于设计和制造磁存储器元件。
大学物理实验报告霍尔效应
大学物理实验报告霍尔效应一、实验目的1、了解霍尔效应的原理。
2、掌握用霍尔效应法测量磁场的原理和方法。
3、学会使用霍尔效应实验仪器，测量霍尔电压和励磁电流，并计算霍尔系数和载流子浓度。
二、实验原理1、霍尔效应置于磁场中的载流导体，如果电流方向与磁场方向垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一横向电势差，这种现象称为霍尔效应。
设导体中的载流子为电子，它们以平均速度 v 沿 x 方向定向运动。
在磁场 B 作用下，电子受到洛伦兹力 F ＝ e v × B，其中 e 为电子电荷量。
洛伦兹力使电子向导体一侧偏转，从而在导体两侧产生电荷积累，形成横向电场 E。
当电场力与洛伦兹力达到平衡时，有 e E ＝ e v B，即 E ＝ v B。
此时产生的横向电势差称为霍尔电压 UH ，UH ＝ E b ，其中 b 为导体在磁场方向的宽度。
2、霍尔系数霍尔电压 UH 与电流 I 和磁场 B 以及导体的厚度 d 有关，其关系式为 UH ＝ R H I B ／ d ，其中 R H 称为霍尔系数。
对于一种材料，R H 是一个常数，它反映了材料的霍尔效应的强弱。
3、载流子浓度由 R H 的表达式，可推导出载流子浓度 n ＝ 1 ／（R H e) 。
三、实验仪器霍尔效应实验仪，包括霍尔样品、电磁铁、励磁电源、测量电源、数字电压表等。
四、实验内容与步骤1、连接实验仪器按照实验仪器说明书，将霍尔样品、电磁铁、励磁电源、测量电源和数字电压表正确连接。
2、测量霍尔电压（1）保持励磁电流 IM 不变，改变测量电流 IS 的大小和方向，测量对应的霍尔电压 UH 。
（2）保持测量电流 IS 不变，改变励磁电流 IM 的大小和方向，测量对应的霍尔电压 UH 。
3、绘制曲线根据测量数据，分别绘制 UH IS 和 UH IM 曲线。
4、计算霍尔系数和载流子浓度根据曲线的斜率，计算霍尔系数 R H ，进而计算载流子浓度 n 。
五、实验数据记录与处理1、实验数据记录表格｜ IM （A) ｜ IS （mA) ｜ UH1 （mV) ｜ UH2 （mV) ｜ UH3 （mV) ｜ UH4 （mV) ｜ UH （mV) ｜｜｜｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 10 ｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 20 ｜｜｜｜｜｜｜ 05 ｜ 30 ｜｜｜｜｜｜｜ 10 ｜ 10 ｜｜｜｜｜｜｜ 10 ｜ 20 ｜｜｜｜｜｜｜ 10 ｜ 30 ｜｜｜｜｜｜（注：UH1、UH2、UH3、UH4 分别为在不同测量条件下得到的霍尔电压值，UH 为其平均值。
霍尔效应及其应用实验报告数据处理
霍尔效应及其应用实验报告数据处理一、实验目的本次实验的主要目的是通过测量霍尔电压、电流等物理量，深入理解霍尔效应的原理，并探究其在实际中的应用。
同时，通过对实验数据的处理和分析，提高我们的科学研究能力和数据处理技巧。
二、实验原理霍尔效应是指当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象称为霍尔效应。
假设导体中的载流子为电子，其电荷量为 e，平均定向移动速度为v，导体宽度为 b，厚度为 d，外加磁场的磁感应强度为 B。
则电子受到的洛伦兹力为 F ＝ e v B，在洛伦兹力的作用下，电子会向导体的一侧偏转，从而在导体两侧产生电势差，即霍尔电压 UH 。
根据霍尔效应的基本公式：UH ＝ RH I B ／ d ，其中 RH 为霍尔系数。
三、实验仪器霍尔效应实验仪、直流电源、毫安表、伏特表、特斯拉计等。
四、实验步骤1、连接实验仪器，将霍尔元件放入磁场中，确保磁场方向与霍尔元件平面垂直。
2、调节直流电源，给霍尔元件通入恒定电流 I ，并记录电流值。
3、用特斯拉计测量磁场的磁感应强度 B ，并记录。
4、测量霍尔元件两端的霍尔电压 UH ，改变电流和磁场的方向，多次测量取平均值。
五、实验数据记录以下是一组实验数据示例：｜电流 I （mA) ｜磁场 B （T) ｜霍尔电压 UH （mV) ｜｜｜｜｜｜ 500 ｜ 050 ｜ 250 ｜｜ 500 ｜ 100 ｜ 500 ｜｜ 500 ｜ 150 ｜ 750 ｜｜ 1000 ｜ 050 ｜ 500 ｜｜ 1000 ｜ 100 ｜ 1000 ｜｜ 1000 ｜ 150 ｜ 1500 ｜六、数据处理方法1、计算霍尔系数 RH根据公式 UH ＝ RH I B ／ d ，可得 RH ＝ UH d ／（I B) 。
由于 d 为霍尔元件的厚度，在实验中为已知量，因此可以通过测量不同电流和磁场下的霍尔电压，计算出霍尔系数 RH 。
大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】
大物实验报告霍尔效应【霍尔效应及其应用】霍尔效应是1879年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。
阐述了霍尔效应的原理，霍尔元件的特点和分类以及在各个领域中的应用。
霍尔效应霍尔元件应用一、霍尔效应原理霍尔效应是1879年美国物理学家霍尔读研究生期间在做研究载流子导体在磁场中受力作用实验时发现的。
霍尔效应是载流试样在与之垂直的磁场中由于载流子受洛仑兹力作用发生偏转而在垂直于电流和磁场方向的试样的两个端面上出现等量异号电荷而产生横向电势差UH的现象。
电势差UH称为霍尔电压，EH称为霍尔电场强度。
此时的载流子既受到洛伦兹力作用又受到与洛伦兹力方向相反的霍尔电场力作用，当载流子所受的洛伦兹力与霍尔电场力相等时，霍尔电压保持相对稳定。
二、霍尔元件的特点和分类1.霍尔元件的特点。
霍尔元件的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，调试方便等。
霍尔元件和永久磁体都能在很宽的温度范围(-40℃～1 50℃)、很强的振动冲击条件下工作，且磁场不受一般介质的阻隔。
另外它的变换器组件能够和相关的信号处理电路集成到同一片硅片上，体积小，成本低，且具有较好的抗电磁干扰性能。
2.霍尔元件的分类。
按照霍尔元件的结构可分为：一维霍尔元件、二维霍尔元件和三维霍尔元件。
一维霍尔元件又被称为单轴霍尔元件，它的主要参数是灵敏度、工作温度和频率响应。
运用此类器件时，就可将与适当的小磁钢一起运动的物体的位置、位移、速度、角度等信息以电信号的形式传感出来，达到了自动测量与控制的目的。
二维霍尔元件的结构是二维平面，也被称为平面霍尔元件；三维霍尔元件通常被称为非平面霍尔元件。
霍尔元件按功能可分为：线形元件、开关、锁存器和专用传感器。
三、霍尔效应的应用人们在利用霍尔效应原理开发的各种霍尔元件已广泛应用于精密测磁、自动化控制、通信、计算机、航天航空等工业部门及国防领域。
霍尔效应的原理和实际应用
霍尔效应的原理和实际应用1. 霍尔效应的基本原理霍尔效应是指当电流通过一片材料时，垂直于电流和磁场方向的电势差产生的现象。
这个效应由美国物理学家爱德华·霍尔于1879年首次发现和描述。
霍尔效应的基本原理可以归纳为以下几点：•高斯定律：磁感应强度的切线积分等于通过封闭曲面的磁通量除以该曲面的反面积。
•洛伦兹力：电荷在磁场中受到的力与电荷的速度和磁感应强度的乘积成正比。
•霍尔电流：电流通过导体时，由于相互作用，电荷会聚集在导体的一侧，产生一个电势差。
基于以上原理，当电流通过一片材料时，垂直于电流方向施加一个磁场，就会产生垂直于电流和磁场的电势差。
这个电势差称为霍尔电压，常用符号为VH。
2. 霍尔效应的公式霍尔电压（VH）与电流（I）、磁感应强度（B）、导体材料的特性有关。
霍尔效应的公式可以表示为：VH = RHBID其中，RH是霍尔系数，表示导体材料的本征特性；B是磁感应强度；I是电流；D是导体的厚度。
3. 霍尔效应的实际应用霍尔效应在现实生活中有着广泛的应用，以下列举了其中几个重要的应用领域：3.1 汽车工业霍尔效应被广泛应用于汽车工业中的转速测量和位置检测。
其原理是利用霍尔传感器测量转子旋转产生的磁场变化来检测发动机转速和位置。
这种测量方法因为具有高精度、快速响应和无接触的特点，因此在汽车电子系统中得到了广泛应用。
3.2 磁存储器霍尔效应在磁存储器中起着重要作用。
由于霍尔效应能够测量磁场的强度和方向，因此可以用来读取和写入磁存储器中的数据。
这种应用在磁盘驱动器和磁带等存储设备中非常常见。
3.3 传感器技术霍尔效应传感器已经广泛应用于各种测量和控制系统中。
例如，霍尔传感器可以用来测量电流、磁场、速度和位置等物理量。
它们具有体积小、重量轻、灵敏度高、响应快和可靠性好等优点，被广泛应用于工业自动化、航空航天、医疗设备等领域。
3.4 电子设备霍尔效应在电子设备中也有着一定的应用。
例如，霍尔开关可以用来控制电路的开关状态，这种开关具有无触点、可靠性高和寿命长的特点，被广泛应用于电路保护和电源管理等领域。
霍尔效应及其应用实验报告
课程名称：大学物理实验（二）实验名称：霍尔效应及其应用
图3.3 霍尔器件输出特性测量仪器实物图
仪器操作注意事项
1、测试仪开关机前将I S和I M旋钮逆时针转到底，防止输出电流过大；
2、I S和I M接线不可颠倒，以防烧坏霍尔片；
3、式样应置于螺旋线圈/铁芯气隙内磁场均匀处（即尽量处于中心）。
4、电压表调零
，测试仪功能选择置于“V H”，然后调节I M=0.5A,d=0.5mm
K，单位为千高斯/安(KGs/A)
表5.1 V H—I S曲线图
表5.2测绘曲线V H—I M数据记录表
/mV V2/mV V3/mV V4/mV V
Is-B，+Is-B，-Is+B，-Is
-4.52 4.53-4.80
-6.07 6.11-6.36
-7.637.64-7.92
-9.199.20-9.47
-10.7510.76-11.03
-12.3112.32-12.60
图5.2V H—I M曲线图
测量螺线管轴线上磁场分布
图5.3螺线管轴线上磁场分布
I S曲线的数据处理如下
=0.500A，K=3.94(KGS/A)
V H1=V1−V2+V3−V4
4=2.64−(−2.54)+2.55−(−2.63)
4
=2.59(mV)
5.1；
B=KI M=0.394×0.5=0.197(T)。
磁场中的霍尔效应与洛伦兹力
磁场中的霍尔效应与洛伦兹力在物理学中，霍尔效应和洛伦兹力是两个非常重要的概念。
它们与电磁场和导体之间的相互作用有关，具有广泛的应用。
本文将分别介绍霍尔效应和洛伦兹力，并探讨它们在磁场中的相互作用。
首先，我们来了解一下霍尔效应。
霍尔效应是指当电流通过导体时，如果导体处于垂直于外加磁场的方向上，将在导体两侧形成不同的电势差。
这个电势差被称为霍尔电压。
霍尔效应的观察表明，电子因受到磁场的力而在导体中呈现出特殊的运动状态。
霍尔效应的出现与洛伦兹力有着密切的关系。
洛伦兹力是指在磁场中运动的电荷所受到的力，其大小与电荷的速度以及磁场的强度有关。
根据洛伦兹力的方向，可知磁场对电子的作用力会使得电子在导体内产生具有特定方向的漂移运动。
这种漂移运动使得导体两侧的电荷分布不均匀，从而形成了霍尔电压。
霍尔效应在实际中有着广泛的应用。
一方面，霍尔效应可以用于测量磁场的强度。
通过测量霍尔电压的大小，可以得知磁场的强度。
这种方法在物理实验中非常常见。
另一方面，霍尔效应还可以用于测量电荷的数量。
根据霍尔效应的原理可以推导出一个与电荷无关的物理量——霍尔常数。
通过测量霍尔电压和电流的比值，可以得到电荷的数量。
与霍尔效应不同，洛伦兹力的应用范围更加广泛。
洛伦兹力不仅作用于电子，在任何带电粒子在磁场中运动时都会产生洛伦兹力。
这个力不仅可以影响粒子的运动轨迹，还可以产生一系列有趣的现象。
例如，当电子在磁场中运动时，洛伦兹力使得电子在垂直于磁场方向上受到一个向心力。
这个向心力使得电子在磁场中沿着螺旋线运动，从而形成了磁束管。
此外，洛伦兹力还可以用于加速器和电磁铁等设备中，用来控制粒子的运动。
总结一下，霍尔效应和洛伦兹力是两个非常重要的概念，都与电磁场和导体之间的相互作用有关。
霍尔效应是指在导体中通过电流时，受到磁场的作用而产生的电势差。
而洛伦兹力是指带电粒子在磁场中受到的力。
这两个概念在物理学和工程学中有着广泛的应用，对于我们深入理解电磁场和导体的相互作用有着重要的意义。
论述霍尔效应的原理和应用
论述霍尔效应的原理和应用1. 霍尔效应的原理霍尔效应是指当导体中有电流通过时，垂直于电流方向的磁场会引起横向电势差的现象。
它的原理可以用以下几点来解释：•电荷的洛伦茨力：当导体中有电流通过时，电荷在磁场中受到洛伦茨力的作用，该力的方向垂直于电流和磁场的平面。
这个力会导致电荷在导体中沿着横向移动的方向产生累积。
•电场的形成：由于电荷在导体中沿横向移动，会在导体的侧面产生电场。
这个电场的方向垂直于电流方向和磁场方向，并且与洛伦茨力的方向相反。
•电势差的产生：由于导体侧面产生的电场，会导致导体上出现一种横向电势差。
这个电势差可以通过在导体两端接上一对金属触点来测量。
这两个触点之间的电势差与电流和磁场的强度有关。
2. 霍尔效应的应用霍尔效应不仅具有理论意义，还有许多重要的实际应用。
下面列举了几个常见的应用领域：2.1. 传感器和检测器霍尔效应可以用于制造磁场传感器和检测器，用于测量和检测磁场的属性。
这些传感器和检测器在许多领域中都有广泛的应用，如磁力计、磁场测量仪器、磁共振成像设备等。
2.2. 变压器和电源由于霍尔效应可以精确测量电流的大小和方向，因此可以应用于变压器和电源的设计与控制。
霍尔效应传感器可以用来测量电流的大小，从而实现对电压和功率的准确控制。
2.3. 汽车工业在汽车工业中，霍尔效应传感器被广泛应用于测量车速、转速和方向等参数。
例如，车速传感器常常使用霍尔效应来测量车轮的转速，并根据转速计算出车速。
2.4. 磁存储器霍尔效应也可以应用于磁存储器中。
当磁头移动到磁带上时，霍尔效应传感器可以测量磁场的强度，从而读取和写入磁带上的数据。
2.5. 生物医学领域在生物医学领域中，霍尔效应传感器被广泛应用于测量和监测生物信号。
例如，可以使用霍尔传感器来测量心脏的磁场，以检测心脏的健康状况。
3. 总结霍尔效应是一种重要的物理现象，它描述了电流通过导体时垂直于电流和磁场方向产生电势差的现象。
这个效应不仅具有重要的理论意义，还具有广泛的实际应用。
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B
R
二、带电粒子在均匀磁场中的运动
2、运动方向与磁场方向垂直
F qvB
运动方程：
v qvB m R
mv R qB
2
运动半径：
2、运动方向与磁场方向垂直 运动半径：R 周期：
mv qB
v
+
AT&T的D. Tsui、H. Stormer和A.Gossard发 现，随着磁场增强，在 i =1/3,1/5,1/7, 等处，霍耳 常数出现了新的台阶，称为分数量子霍耳效应。获 1998年度诺贝尔物理学奖。
本征半导体 N型半导体 P型半导体 Gallium(镓) is deficient by an electron and produces a “hole”
Si
Ga B Si
Si
acceptor atom （受主原子）
Si Si
Si
Si
霍耳效应的应用
1、判断半导体类型 根据载流子的正负将半导体分为P、N型 q ＞0 为P型 q ＜ 0 为N型
较小，因此霍耳效应也较明显。
霍耳效应的应用
1、判断半导体类型
根据载流子的正负将半导体分为P、N型
本征半导体 N型半导体 P型半导体 donor atom （施主原子） Arsenic’s （砷） fifth electron is weakly bound
Si
As Si
Si
Si Si
Si
Si
B
B
2m T 2 qB
振荡器的周期：
B
2m T 2 qB
qB 频率： 2m
mv R qB
粒子动能：
V
2 2 2 1 q B R 2 E K mv 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。
R B
4、霍尔效应(Hall effect)
1879年，霍尔（E.H.Hall）发现，把一 载流导体放在磁场中时，如果磁场方向与电 流方向垂直，则在与磁场和电流两者垂直的 方向上出现横向电势差。这一现象称为“霍 耳效应”，这电势差称为“霍耳电势差”。
V1 匀速直线运动
结论：螺旋运动
+
v1 h
B
二、带电粒子在均匀磁场中的运动
3、运动方向沿任意方向 v2 v V2 匀速圆周运动
V1 匀速直线运动
结论：螺旋运动
+
v1 h 周期：
B
半径： R mv sin
qB
2 m T qB
螺距：
2 m h v1T v cos qB
mv sin R qB
B U1
I
------------------+++++++++++++++ U2
I
Fm qvB
动态平衡时：
Fe qE
qE qvB
E vB
I qnvbd
I v qnbd
I
U H Eb vBb
y
B
U
--1-- -- -- -- -- -- - -- -- -- -- -- -- --U d --------Fm v b I
2 m T qB
2 m h v1T v cos qB
磁聚焦
三、 带电粒子在非均匀磁场中运动
（1）会聚磁场中作螺旋运动的带电的粒子掉向返转
三、 带电粒子在非均匀磁场中运动
（1）会聚磁场中作螺旋运动的带电的粒子掉向返转
磁镜效应
带电粒子在磁场中的作用
（2）磁约束装置
（2）磁约束装置
§8-5 带电粒子在电场和磁场中的运动
一、洛仑兹力(Lorenz force)
F qv sin B
F qv B
B
+
v
F
说明：
1、洛仑兹力F的方向垂直于v和B所确定的平面。
2、q<0, F的方向为 v B
3、 洛仑兹力F不能改变带电粒子速度v的大小， 只能改变其运动方向。
练习：
导体板在均匀磁场中，电流如图：
B
B
电荷 I
1、上侧面将积累 2、洛仑兹力方向？
3、U上
U下
*四、 量子霍耳效应
IB * U RH IRH d
B R nqd
* H
——霍耳电阻 1980年，克劳斯· 冯· 克里策金 （Klaus Von Klitzing） 发现在低温和强磁场下，霍耳常数是量子 化的，RH=h/ie2，i =1，2，3，…，称为整数量耳霍 尔效应。获1985年度的诺贝尔奖 。
二、带电粒子在均匀磁场中的运动
1、运动方向与磁场方向平行
F qv sin B
=0 + v B
F=0 结论： 带电粒子作匀速直线运动。
二、带电粒子在均匀磁场中的运动
2、运动方向与磁场方向垂直
F qvB
v
+
F
--------------
qE qvB
E v B
2、回旋加速器
回旋加速器是原 子核物理、高能物理 等实验研究的一种基 本设备。
B
B
V
能量不断增大，成为高能粒子后引出轰击靶。
mv R qB
通过半圆盒的时间：
~
R
v
m
qB
B
振荡器的周期：
B
e +++++ + + + + + + +F+ U2
x
1 IB UH qn d
z
1 IB UH qn d
RH = 称为“霍耳系数”
令：
1 RH qn
IB U H RH d
霍耳系数RH与电荷密度n成反比。在金属中，
由于电荷密度很大，因此霍耳系数很小，相应霍
耳效应也很弱。而在一般半导体中，电荷密度n
带电粒子在磁场中的作用
（3）非均匀磁场的应用：范•艾仑(Van Allen)辐射带
带电粒子在磁场中的作用
（3）非均匀磁场的应用：范•艾仑(Van Allen)辐射带
四、带电粒子在电场和磁场中运动的实例
1、速度选择器
+++++++++++++ F m
v + Fe E
B Fm U1 Fm
I
v
+
U2
v
I
B U1 I U2
测得 U1 >U2
I
测得 U1 <U2
2、测磁感应强度----特斯拉计（磁强计）
IB U RH d
3、测n
Ud B IRH
1 IB U qn d
BI nห้องสมุดไป่ตู้Udq
4、磁流体发电
V1
B
U
v + 等离子体
------------------+++++++++++++++ V2
F
2 R 2 m T v qB
频率：
1 qB T 2 m
R
B
结论： 带电粒子作匀速圆周运动，其周期 和频率与速度无关。
二、带电粒子在均匀磁场中的运动
3、运动方向沿任意方向 v2 v V2 匀速圆周运动
世界第二大回旋加 速器在欧洲加速中心， 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。
3、质谱仪
质谱仪是研究物 质同位素的仪器。 N ：为粒子源 P：为速度选择器
N
E v B
+ P
mv R qB
q E m RB B