青岛科技大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）第三十三讲 带电粒子的电磁场中的运动

A iii 第三十三讲带电前子 青岛科技大学 大学物理讲义

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带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力F=QE 磁场力 Fn=q7×B X 称为洛仑兹力 Lorentz force 7 方向:即以右手四指⑦由经小于180°的角弯向B, 拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向 运动电荷在电 场和磁场中受的力 F=qE+q0×B 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 x y z o  一 带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 F qE   e = 磁场力 F q B    m = v q + v  B  Fm  F qE q B     = + v 运动电荷在电 场和磁场中受的力 方向：即以右手四指 由经小于 的角弯向 ， 拇指的指向就是正电荷所受洛仑兹力的方向. B  v   180 称为洛仑兹力(Lorentz force)

例1一质子沿着与磁场垂直的方向运动,在 某点它的速率为31×10ms-.由实验测得这时 质子所受的洛仑兹力为74×1014N求该点的磁 感强度的大小 解由于℃与垂直B,可得 F 74×0-14 B T=0.15T q01.6×10 19 3.1×10 问1)洛仑兹力作不作功?dW=F·dl=0 2)负电荷所受的洛仑兹力方向? 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 T 0.15T 1.6 10 3.1 10 7.4 10 19 6 14 =     = = − − qv F B 例 1 一质子沿着与磁场垂直的方向运动, 在 某点它的速率为 . 由实验测得这时 质子所受的洛仑兹力为 .求该点的磁 感强度的 大小. 6 1 3.1 10 m s −   7.4 10 N −14  解 由于 v 与垂直 ，可得  B  问 1）洛仑兹力作不作功？ 2）负电荷所受的洛仑兹力方向？ d d 0 W F l =  =

带电粒子在磁场中运动举例 1.回旋半径和回旋频率 ⊥B B ×××× qvoB=m ××,×××、× ×× R mo 1×××a××× qB ××! 2兀R2兀m × ××× B × × q q B T 27 e mn 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义R q B m 2 0 0 v v = qB m R v0 = B   v0 ⊥ qB R m T 2π 2π 0 = = v m qB T f 2π 1 = = 1 . 回旋半径和回旋频率 二 带电粒子在磁场中运动举例

2.电子的反粒子( antiparticle)电子偶( electron pair) 1930年狄 拉克预言 自然界存 在正电子 显示正电 8 B 子存在的 正电子 电子 云室照片 铝板 及其摹描 图 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 2 . 电子的反粒子(antiparticle) 电子偶(electron pair) 显示正电 子存在的 云室照片 及其摹描 图 铝板 正电子 电子 B   1930年狄 拉克预言 自然界存 在正电子

磁聚焦( magnetic focusing) 洛仑兹力 Fm qOXB(洛仓兹力不做功) 7与B不垂直 B 7=0+0 B U=UcoSe 71=si Qu d 2I m T 2I m B q b螺距d U=ucos B q 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 3 . 磁聚焦(magnetic focusing) （洛仑兹力不做功） = + ⊥ v v v //    v⊥ = vsinθ 洛仑兹力 F q B    m = v 与 B 不垂直  v  v vcosθ // = qB m T 2π = qB m R ⊥ = v qB m d 2π 螺距 = v//T = vcos

磁聚焦在均匀磁场中某点A发射一束初速相 差不大的带电粒子,它们的0与B之间的夹角O 不尽相同,但都较小,这些粒子沿半径不同的螺旋 线运动,因螺距近似相等,都相交于屏上同一点,此 现象称之为磁聚焦 ●●(●(●●●●●●●●●( ∞∞88888888888888888888 应用电子光学,电子显微镜等 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 应用 电子光学 , 电子显微镜等 . 磁聚焦 在均匀磁场中某点 A 发射一束初速相 差不大的带电粒子, 它们的 与 之间的夹角 不尽相同 , 但都较小, 这些粒子沿半径不同的螺旋 线运动, 因螺距近似相等, 都相交于屏上同一点, 此 现象称之为磁聚焦 . v0   B 

带电粒子在电场和磁场中运动举例 1.电子比荷(也叫荷质比: charge mass ratio)的测定 速度选择器 Aa c+-6-0-(0--- x飞xx基 \ xXXxX d E eE=p0×B B 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 . ... . . . . .. ... + - A A’ K + L d . ... . . . ... . . . . p1 2 p . . .. . . . . . ... .... . . . .. . . ..... . .... . . . . . . . 三 带电粒子在电场和磁场中运动举例 1 . 电子比荷(也叫荷质比:charge mass ratio)的测定 速度选择器 eE e B    = v0  B E v0 =

2 X XXXXXXxxx xx*xxxx Oxxxxxxxxxx XX XXXXXxxx L 1 EEL eE l at 0.=at 2 eEl ee ld 6 arctan - y arctan V2 =tan 2 0 青岛科技大学 大学物理讲义

青岛科技大学 大学物理讲义 2 e 0 2 1 2 1 2 1         = = v L m eE y at e 0 v v L m eE at y = = 2 0 e 0 arctan arctan v v v m y eEL  = = 2 e 0 2 tan v Ld m eE y = d  = p1 2 p L d + - 1 y 2 y o y x v0  

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青岛科技大学 大学物理讲义 2 e 0 2 e 0 1 2 2 1 v v Ld m L eE m eE y y y +         = + = 2 e 0 2 tan v Ld m eE y = d  = 2 e 0 2 1 2 1 2 1         = = v L m eE y at p1 2 p L d + - 1 y 2 y o y x v0  