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* 第六章 稳恒磁场 带电粒子在电磁场中的运动 哈尔滨工程大学理学院 * 6.10 电流的单位 两无限长平行载流直导线间的相互作用 国际单位制中电流单位安培的定义 在真空中两平行长直导线相距 1 m ，通有大小相等、方向相同的电流，当两导线每单位长度上的吸引力为 时，规定这时的电流为 1 A （安培）. 问 若两直导线电流方向相反二者之间的作用力如何？ 可得 6.11带电粒子在电场和磁场中所受的力 电场力 磁场力（洛仑兹力） + 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. 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. 解 由于 与垂直 ，可得 问 1）洛仑兹力作不作功？ 2）负电荷所受的洛仑兹力方向？ 二 带电粒子在磁场中运动举例 1 . 回旋半径和回旋频率 2 . 电子的反粒子 电子偶 显示正电子存在的云室照片及其摹描图 铝板 正电子 电子 1930年狄拉克预言自然界存在正电子 3 . 磁聚焦 （洛仑兹力不做功） 洛仑兹力 与 不垂直 螺距 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - A A’ K + d L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 三 带电粒子在电场和磁场中运动举例 1 . 电子比荷的测定 速度选择器 d L + - o d L + - o d L + - o 上述计算 的条件 电子比荷 2 . 质谱仪 70 72 73 74 76 锗的质谱 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 3 . 回旋加速器 1932年劳伦斯研制第一台回旋加速器的D型室. 此加速器可将质子和氘核加速到1MeV的能量，为此1939年劳伦斯获得诺贝尔物理学奖. 频率与半径无关 到半圆盒边缘时 回旋加速器原理图 N S B O ~ N 我国于1994年建成的第一台强流质子加速器 ，可产生数十种中短寿命放射性同位素 . 例 2 有一回旋加 速器，他 的交变 电压的 频率为 ，半圆形电极的半径为0.532m . 问 加速氘核所需的磁感应强度为多大？氘核所能达到的最大动能为多大？其最大速率有多大？（已知氘核的质量为 ，电荷为 ）. 解 由粒子的回旋频率公式，可得