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1、洛伦兹力的实际应用,速度选择器磁流体发电机霍尔效应（实心导体电子？）电磁流量计（空心管子）质谱仪 回旋加速器,v,如图，上板带正电，下板带负电，板间电场强度为E，板间还存在磁感强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。,1、一个质子以某一水平速度v射入时，恰能方向不变地经过这一区域，请从受力分析说明原因，其速度v和E、B满足什么关系？,2、一个电子以上述速度v射入时，将做什么运动？一个粒子呢（电荷量为+2e）？,3、一个质子以大于上述速度v射入时，将向哪边偏转？速度大小如何变化？,速度选择器,v,4。电子从右侧以v入射？5。质子以2v从左侧入射，各量的变化？6。电子以v从左侧入射，恰好从右上出去，
2、则v？7.电子以v从左侧入射，恰好从右下出去，则v？,v,中间,磁流体发电机,将等离子体（高温下产生的等量的正、负离子的气体）以某一速度v0(约1000m/s)送入发电通道，发电通道处于左右两个磁极所产生的磁场之中,在通道内两侧放入两块金属板极A,B作为电极。,v0,B,积累到两板上的偏转电荷形成一电场,当后续离子受到的电场力可以与其受到的磁场力达到动态平衡时，两板上的电荷不再增加，于是两板间的电压不再增加而达到一稳定值。,设喷射等离子体的速度为v0，匀强磁场为B，a、b板间距离为d。电场力与磁场力相平衡 qU/d=qv0B 所以有 U=dv0B则该发电机的电动势为：E=Bdv0。,知道a,b
3、,c,以及，R，E，B，求I=?,a,b,c,R,利用霍尔效应的原理可以制造磁强计，测量磁场的磁感应强度。磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于a的正方形，放在沿x正方向的匀强磁场中，导体中通有沿y方向、电流强度为I的电流，已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导体导电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上下两侧面间的电势差为U。试分析：（1）导体上、下侧面那个电势较高？（2）磁场的磁感应强度是多少？,（1）因为电流向右，所以金属中的电子向左运动，根据左手定则可知电子向下侧偏移，下表面带负电荷，上表面带正电荷，所以上侧电势高
4、。,利用霍尔效应测磁感应强度,图中所示是电磁流量计的原理图。非磁性材料制成的圆管位于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆管的轴线和磁场方向垂直，a、b是两个插入管内能和液体接触的金属电极，两电极间的距离可认为就是圆管的直径D。当圆管内有导电的液体流过时，测得a、b两电极间的电势差为U，则管内通过液体的流量(即每秒钟通过液体的体积)是多少？,电磁流量计,图中所示是电磁流量计的原理图。非磁性材料制成的圆管位于磁感应强度为B的匀强磁场中，圆管的轴线和磁场方向垂直，a、b是两个插入管内能和液体接触的金属电极，两电极间的距离可认为就是圆管的直径D。当圆管内有导电的液体流过时，测得a、b两电极间的电势差为U，则
5、管内通过液体的流量(即每秒钟通过液体的体积)是多少？,由 fB=fE 有 qvB=qU/D所以 v=U/BD流量 Q=vtS/t=vS而横截面积 S=D2/4所以流量 Q=DU/4B,霍尔效应（实心导体电子？）电磁流量计（空心管子）,例题：一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上（如图）（1）求粒子进入磁场是的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。,（一）、质谱仪,测量带电粒子的质量,分析同位素,二、实际应用,（二）、回旋加速器,1、作用：产生高速运动的粒子,2、原理,
6、1）、两D形盒中有匀强磁场无电场，盒间缝隙有交变电场。,2）、交变电场的周期等于粒子做匀速圆周运动的周期。,3）、粒子最后出加速器的速度大小由盒的半径决定。,3、注意,1、带电粒子在匀强磁场中的运动周期 跟运动速率和轨道半径无关，对于一定的带电粒子和一定的磁感应强度来说，这个周期是恒定的。,2、交变电场的往复变化周期和粒子的运动周期T相同，这样就可以保证粒子在每次经过交变电场时都被加速。,3、由于侠义相对论的限制，回旋加速器只能把粒子加速到一定的能量。,回旋加速器中磁场的磁感应强度为B，D形盒的直径为d，用该回旋加速器加速质量为m、电量为q的粒子，设粒子加速前的初速度为零。求：,（1）粒子的回转周期是多大？,（2）高频电极的周期为多大？,（3）粒子的最大动能是多大？,（4）粒子在同一个D形盒中相邻两条轨道半径之比,
