带电粒子在复合场中运动模型

1．复合场的组成及特点

 (1)复合场指在同一区域同时存在电场、磁场和重力场或者其中两种场的区域．

 (2)三种场的不同特点

2．复合场的应用

 (1)速度选择器

速度选择器模型原理图如图所示.

带电粒子匀速通过速度选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡，即

qE=qνB

得                                      ν= E/B

即速度选择器只让一定速度的带电粒子通过，而与带电粒子的质量、电荷量无关。

 (2)霍尔效应

霍尔效应是指当通有电流的导体或半导体置于与电流方向垂直的磁场中时，在垂直于电流和磁场的方向，物体两侧会产生电势差的现象．

如图所示，厚为d、宽为l的导电薄片，沿x轴有电流I 通过，当在y轴方向有匀强磁场B时，薄片中以漂移速度ν定向运动的载流子，无论带电荷量是+q还是-q，都将受洛伦兹力作用沿z轴方向运动，使A、Aˊ两侧出现电荷堆积，产生电场E，阻碍载流子沿z轴的运动．当电场力与洛伦兹力平衡时，即qE=qνB，或E=νB，A、Aˊ两侧停止电荷积累，而在A、Aˊ间建立一个稳定的电势差U，由于U=El，所以U=νBl．

当载流子带正电时，A侧积累的是正电荷，Aˊ侧积累的是负电荷，A的电势高、Aˊ的电势低．当载流子带负电时，情况相反，A的电势低，Aˊ的电势高。

 (3)磁流体发电机

根据左手定则，如图所示的B板是发电机的正极．磁流体发电机两极板间的距离为d，等离子体速度为ν，磁场磁感应强度为B，则由得两极板间能达到的最大电势差U=dνB．

 (4)电磁流量计

工作原理：如图所示，圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，导电液体在管中向左流动，导电液体中的自由电荷（正、负离子），在洛伦兹力的作用下横向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，即，所以，因此液体流量 .