§7.6磁杨对运动电荷的作用 7-6-1带电粒子在磁场中的运动 F=qoBsin 0 F-quxB 说明: 1.洛伦兹力F的方向垂直 于v和B所确定的平面。 2.洛伦兹力F不能改变带电粒子速度的大小,只能 改变其运动方向
§7.6 磁场对运动电荷的作用 B v F + q0 7-6-1 带电粒子在磁场中的运动 说明: 1. 洛伦兹力F的方向垂直 于v和B所确定的平面。 2. 洛伦兹力F不能改变带电粒子速度v的大小,只能 改变其运动方向。 F = qvBsin F q B = v
1.运动方向与磁场方向平行 F=quBsinθ 0=0 F=0 结论:带电粒子做匀速直线运动
1. 运动方向与磁场方向平行 = 0 F = 0 + B v 结论: 带电粒子做匀速直线运动。 F = qvBsin
2.运动方向与磁场方向垂直 F=qoB 运动方程: goB =m R 周期: T= 2元R 2πm 0 gB 频率: gB V= T 2元m 结论: 带电粒子做匀速圆周运动,其周期和频率 与速度无关
周期: qB R m T 2π 2π = = v 频率: m qB T 2π 1 = = 带电粒子做匀速圆周运动,其周期和频率 与速度无关。 结论: 2. 运动方向与磁场方向垂直 v F + B R 运动方程: F = qvB R q B m 2 v v =
3.运动方向沿任意方向 ):匀速圆周运动V:匀速直线运动 结论:螺旋运动 半径:R= mosin O qB 周期: 2πm T= B 9B 螺距: h=vT- 2πm vcos 0 gB
3. 运动方向沿任意方向 qB m R vsin 半径: = qB m T 2π 周期: = 螺距: cos 2π v/ / v qB m h = T = 结论:螺旋运动 v⊥ :匀速圆周运动 v// :匀速直线运动
7-6-3电磁场控制带电粒子运动的实例 1.速度选择器 ++十++++++++++ E gE qoB B
7-6-3 电磁场控制带电粒子运动的实例 B E v = + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - E 1. 速度选择器 Fm qE = qvB Fe + v
2.汤姆孙实验 屏幕 阴极 阳极 电子动能: 2eV m
2. 汤姆孙实验 m = eV 2 2 1 电子动能: v m 2eV v =
E 电子束打在屏幕中央的条件: B E 2eV B m e E m 2VB2 电子的比荷: =1.75881962(53)×101Ckg m 电子的质量:m=9.1093897(54)×1031kg
电子束打在屏幕中央的条件: B E v = m eV B E 2 = 2 2 2VB E m e = 1 1 1 1.75881962(53) 10 C kg − = m e 电子的比荷: 9.1093897(54) 10 kg −31 电子的质量: m =
3.霍耳效应 1879年,霍尔(E.H.Ha11,1855-1936)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。 B
B 3. 霍耳效应 1879年,霍尔(E.H.Hall,1855-1936 )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 V2 I I
Fm =evB F eEn 动态平衡时: evB eEn EH =0B VH=V-V2=-EHb=-Bbu I enubd 0= enbd
动态平衡时: VH =V1 −V2 = −EH b = −Bbv Fm = evB e H F = eE H evB = eE EH = vB I = envbd enbd I v = x y z V - - - - - - - - - - - I I + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - d b B v - Fm Fe
1 Va en d 令:R1=-1 ne RH称为霍耳系数 B 如果载流子带正电荷,则 RH=- gn 霍耳系数Ru与载流子密度n成反比。在金属中, 由于载流子密度很大,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,载流子密 度n较小,因此霍耳效应也较明显
RH 称为霍耳系数 霍耳系数RH 与载流子密度n成反比。在金属中, 由于载流子密度很大,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,载流子密 度n 较小,因此霍耳效应也较明显。 d IB en V 1 H = − 令: ne R 1 H = − d IB VH = RH 如果载流子带正电荷,则 qn R 1 H =