復合場中的物理問題

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1、五、復合場中的特殊物理模型1.粒子速度選擇器如圖所示,粒子經(jīng)加速電場后得到一定的速度Vo,進入正交的電場和磁場,受到的電場力與洛倫茲力方向相反,若使粒子沿直線從右邊孔中岀去,則有qv0B=qE?v0=E/B,若v=v0=E/B,粒了做直線運動,與粒了電量、電性、質(zhì)量無關(guān)若vE/B,洛倫茲力人,粒子向磁場力方向偏,電場力做負功,動能減少.2?磁流體發(fā)電機如圖所示,由燃燒室O燃燒電離成的正、負離子(等離子體)x以高速。噴入偏轉(zhuǎn)磁場B屮.在洛倫茲力作用下,正、負離子分別向上、下

2、極板偏轉(zhuǎn)、積累,從而在板間形成一個向下的電場.兩板間形成一定的Hi勢差.當qvB=qU/d時電勢差穩(wěn)定U=dvB,這就相當于一個可以對外供電的電源.3?屯磁流量計.電磁流量計原理可解釋為:如圖所示,一圓形導管直徑為d,用非磁性材料制成,其中有可以導電的液體向介流動.導電液體中的自由電荷(正負離子)在洛倫茲力作用下縱向偏轉(zhuǎn),a,b間出現(xiàn)電勢差.當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時,a、b間的電勢差就保持穩(wěn)定.由Bqv=Eq=Uq/d,可得v=U/Bd?流量Q=Sv=兀Ud/4B4?質(zhì)譜儀:如圖所示:組成:離子源0,加速場U,速度選擇器(E,B

3、),偏轉(zhuǎn)場B2,膠片.選擇器中:Bqv=Eq=>原理:加速場中qU=%mv2偏轉(zhuǎn)場中:d=2r,qvB2=mv2/r比荷:紅王mB}B2d質(zhì)量作用:主要用于測量粒子的質(zhì)量、比荷、研究同位素.5?回旋加速器如圖所示:組成:兩個D形盒,大型電磁鐵,高頻振蕩交變電壓,兩縫間可形成電壓U作用:電場用來對粒子(質(zhì)子、氛核,a粒子等)加速,磁場用來使粒子冋旋從而能反復加速.高能粒子是研究微觀物理的重要手段.要求:粒子在磁場中做圓周運動的周期等于交變電源的變化周期.關(guān)于回旋加速器的幾個問題:(1)回旋加速器中的D形盒,它的作用是靜電屏蔽,使帶電粒子在圓周

4、運動過程中只處在磁場中而不受電場的于擾,以保證粒子做勻速圓周運動'(2)冋旋加速器屮所加交變電壓的頻率f,與帶電粒子做勻速圓周運動的頻率相等:f亠業(yè)T2勿(2)回旋加速器最后使粒子得到的能量,可由公式ek=^=^L來計22m算,在粒子電量,、質(zhì)量m和磁感應(yīng)強度B—定的情況下,回旋加速器的半徑R越大,粒子的能量就越大.電磁感應(yīng):1?法拉第電磁感應(yīng)定律:屯路屮感應(yīng)電動勢的大小跟穿過這一電路的磁通量變化率成正比,這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的這部分電路就相當于電源

5、,在電源的內(nèi)都電流的方向是從低電勢流向高屯勢。(即:由負到正)2.[感應(yīng)電動勢的大小計算公式]1)E=BLV(垂直平動切割)2)E刊治氓—讐…?(普適公式)g軟法拉第電磁(直導體繞一端轉(zhuǎn)動切割)5)*自感〔自=nA4)/At==L—(自感)At3?楞次定律:感應(yīng)電流與有這樣的方向何感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化,這就是楞次定律。內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,就是感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。B感和I感的方向判定:楞次定律(右手)深刻理解“阻礙”兩字的含義(I感的B是阻礙產(chǎn)生I感的原因)B原方向?;B原?變

6、化(原方向是增還是減);I感方向?才能阻礙變化;再由I感方向確定B感方向。楞次定律的多種表述①從磁通量變化的角度:感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。②從導體和磁場的相對運動:導體和磁體發(fā)生相對運動時,感應(yīng)電流的磁場總是阻礙相對運動。③從感應(yīng)電流的磁場和原磁場:感應(yīng)電流的磁場總是阻礙原磁場的變化。(增反、減同)④楞次定律的特例——右手定則在應(yīng)用屮常見兩種情況:一是磁場不變,導體冋路和對磁場運動;二是導休回路不動,磁場發(fā)生變化。磁通量的變化與和對運動具有等效性:磁通量增加相當于導體回路與磁場接近,磁通量減少相當丁導體回路與磁場遠

7、離。因此,從導體冋路和磁場相對運動的角度來看,感應(yīng)電流的磁場總要阻▲尋相對運動;從穿過導體回路的磁通量變化的角度來看,感應(yīng)電流的磁場總要阻礙磁通量的變化。能量守恒表述:I感效果總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動態(tài)分析,就是分析導體的受力和運動情況之間的動態(tài)關(guān)系。一般可歸納為:導體組成的閉合電路屮磁通量發(fā)生變化n導體屮產(chǎn)生感應(yīng)電流n導體受安培力作用n導體所受合力隨之變化n導體的加速度變化n其速度隨之變化二感應(yīng)電流也隨之變化周而復始地循環(huán),故后加速度小致零(速度將達到最大)導體將以此最大速度做勻速直線運動“阻礙”和“變化”的含義感應(yīng)電

8、流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,而不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場。因此,不能認為感應(yīng)電流的磁場的方向和引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。4?電磁感應(yīng)與力學綜合方法:從運動和力

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