知识点12 复合场在实际中的应用

知识点12 复合场在实际中的应用

1.速度选择器

（1）原理：粒子以一定的速度v0进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边出去，则有qv0 B=qE，v0=，若v=v0=，则粒子做匀速直线运动。

（2）粒子做直线运动，与粒子电荷量、电性、质量无关。

2.质谱仪

（1）作用：主要用于分析同位素，测定其质量、比荷和含量比。

（2）质谱仪的构造及原理

①加速电场：带电粒子进入质谱仪的加速电场，由动能定理得

②偏转磁场：带电粒子进入质谱仪的偏转磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力：

3.回旋加速器

（1）结构：回旋加速器的核心部分是两个D形金属盒，两盒之间留有一道窄缝，在中心附近放有粒子源，D形盒装在真空容器中，整个装置放在巨大电磁铁产生的匀强磁场中，并把两个D形盒分别接在高频电源的两极上。

（2）工作原理

①电场中加速：(https://www.daowen.com)

②磁场中偏转：

③加速条件：高频电源的周期与带电粒子做圆周运动的周期相同。一个周期加速两次。

④带电粒子的最终能量：由r=知，当带电粒子的运动半径最大时，其速度也最大，若D形盒半径为R，则带电粒子的最终动能

4.磁流体发电机

如图所示，等离子体（高温电离成的正、负离子）高速喷入偏转磁场中。在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场。两板间形成一定的电势差，当时电势差稳定U=Bdv，这就相当于一个可以对外供电的电源。

5.电磁流量计

如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动。导电液体中的自由电荷（正、负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a、b 间出现电势差。当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定。

由，可得，流量

6.霍尔效应

（1）霍尔效应：将导体放在沿x方向的匀强磁场中，并通有沿y方向的电流时，在导体的上下两侧面间会出现电势差，这个现象称为霍尔效应。

（2）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、大小为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（霍尔电压）。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。当时，上下两个表面的电势差保持稳定，且有，可得