電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)的原理及應(yīng)用

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1、磁偏轉(zhuǎn)和電偏轉(zhuǎn)的原理及應(yīng)用步入高二，我們學(xué)習(xí)了電和磁的相關(guān)知識(shí)，在這些知識(shí)中，包括了電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)，而這兩大塊內(nèi)容又包括了很多應(yīng)用，為了對(duì)電偏轉(zhuǎn)和磁偏轉(zhuǎn)有更深入的了解，我課題組對(duì)這兩大部分進(jìn)行了詳細(xì)的研究，結(jié)果如下：一、電偏轉(zhuǎn)相關(guān)理論受力特征：質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子以速度v0垂直射入電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，所受電場(chǎng)力，與粒子的速度無(wú)關(guān)，是恒力。運(yùn)動(dòng)規(guī)律：受力是恒定的，會(huì)使粒子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)——類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律分別從垂直于電場(chǎng)方向和平行于電場(chǎng)方向給出。偏轉(zhuǎn)情況：粒子的運(yùn)動(dòng)方向所能偏轉(zhuǎn)的角度，且在相等的時(shí)間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度是不相等的。動(dòng)能

2、變化：由于電場(chǎng)力與粒子運(yùn)動(dòng)方向之間的夾角越來(lái)越小，粒子的動(dòng)能將不斷增大，且隨時(shí)間的變化越來(lái)越快。應(yīng)用：示波管Ⅰ定義：示波管是電子示波器的心臟。示波管的主要部件有：電子槍，偏轉(zhuǎn)板，加速級(jí)，熒光屏，刻度格子。Ⅱ工作原理:電子槍產(chǎn)生了一個(gè)聚集很細(xì)的電子束，并把它加速到很高的速度。這個(gè)電子束以足夠的能量撞擊熒光屏上的一個(gè)小點(diǎn)，并使該點(diǎn)發(fā)光。電子束離開(kāi)電子槍，就在兩副靜電偏轉(zhuǎn)板間通過(guò)。偏轉(zhuǎn)板上的電壓使電子束偏轉(zhuǎn)，一副偏轉(zhuǎn)板的電壓使電子束上下運(yùn)動(dòng)；另一副偏轉(zhuǎn)板的電壓使電子左右運(yùn)動(dòng)。而這些運(yùn)動(dòng)都是彼此無(wú)關(guān)的。因此，在水平輸入端和垂直輸入端加上適當(dāng)?shù)碾妷?，就?/p>

3、以把電子束定位到熒光屏的任何地方。Ⅲ示波管的電源為使示波管正常工作，對(duì)電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽(yáng)極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負(fù)電位上。柵極G1相對(duì)陰極為負(fù)電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。第一陽(yáng)極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。第二陽(yáng)極與前加速極相連，對(duì)陰極為正高壓(約+1000V)，相對(duì)于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。Ⅳ相關(guān)計(jì)算式　設(shè)加速電場(chǎng)電壓為U，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電壓為U2,偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)兩板間的距離

4、為d，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，電子質(zhì)量為m，偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)長(zhǎng)度為l，電子所帶電荷量為e，則eU1=12mv02,解之得v0=2eU1m豎直方向加速度：a=eEm=eU2md電場(chǎng)中豎直方向位移y2=at122=U2l24U1d二、磁偏轉(zhuǎn)相關(guān)理論受力特征：質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子以速度v垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，所受磁場(chǎng)力（即洛倫茲力）使粒子的速度方向發(fā)生變化，而速度方向的變化反過(guò)來(lái)又使洛倫茲力的方向變化，洛倫茲力是變力。運(yùn)動(dòng)規(guī)律：運(yùn)動(dòng)方向是變化的，使粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律分別從時(shí)（周期）、空（半徑）兩個(gè)方面給出。偏轉(zhuǎn)情況：粒子的運(yùn)動(dòng)方

5、向所能偏轉(zhuǎn)的角度不受限制，且在相等時(shí)間內(nèi)偏轉(zhuǎn)的角度總是相等。動(dòng)能變化：由于始終與粒子的運(yùn)動(dòng)方向垂直，所以粒子動(dòng)能的大小保持不變。應(yīng)用Ⅰ速度選擇器概念：如圖所示平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直。具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫做速度選擇器,這是質(zhì)譜儀的重要組成部分。粒子受力特點(diǎn)：同時(shí)受方向相反的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用。粒子勻速通過(guò)速度選擇器的條件：v垂直射入電場(chǎng)和磁場(chǎng)的正交組合場(chǎng)，電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡：qE=qvB，v=EB速度大小只有滿足v=EB的粒子才能沿直線勻速

6、通過(guò)。用途：質(zhì)譜儀的重要組成，剔除速度不同的粒子，提高檢測(cè)精度；根據(jù)帶電粒子在電磁場(chǎng)中能夠偏轉(zhuǎn)的原理，按物質(zhì)原子、分子或分子碎片的質(zhì)量差異進(jìn)行分離和檢測(cè)物質(zhì)組成的一類(lèi)儀器。Ⅱ磁流體發(fā)電概念：磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，右圖是它的示意圖，平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，AB兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把AB和用電器連接，AB就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。其中正離子向A偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向B偏轉(zhuǎn)。當(dāng)qE

7、恒定電壓相關(guān)計(jì)算式：設(shè)AB間的距離為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB間電動(dòng)勢(shì)為E，等離子體速度為v，帶電量為q，qEd=qvBE=BdvⅢ電磁流量計(jì)概念：在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過(guò)此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上的ab兩點(diǎn)間的電動(dòng)勢(shì)U，就可以知道管中液體的流量Q---單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)液體的體積（m3/s）。公式推導(dǎo)：已知管的直徑為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,電場(chǎng)強(qiáng)度為E，橫截面面積為S，ab兩點(diǎn)之間電動(dòng)勢(shì)為U，直徑為d，流量為QqvB=qE=qUd得v=UBd流量Q=Sv=πdU4B用途：它是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的，用來(lái)測(cè)量電

8、導(dǎo)率大于5μs/cm的導(dǎo)電液體的流量，是一種測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)流量的儀表。除了可以測(cè)量一般導(dǎo)電液體的流量外，還可以用于測(cè)量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等強(qiáng)腐蝕性液體和均勻含有