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左手定则时,四指必须指电流方向(不是速度方向),即正电荷定向移动的方向;对负电荷,四指应指负电荷定向移动方向的反方向。例7磁流体发电机原理图如右。等离子体高速从左向右喷射,两极板间有如图方向的匀强磁场。该发电机哪个极板为正极?两板间最大电压为多少?解:由左手定则,正、负离子受的洛伦兹力分别向上、向下。所以上极板为正。正、负极板间会产生电场。当刚进
++-++B---—+R
入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时,达到最大电压:UBdv。当外电路断开时,这也就是电动势E。当外电路接通时,极板上的电荷量减小,板间场强减小,洛伦兹力将大于电场力,进入的正负离子又将发生偏转。这时电动势仍是EBdv,但路端电压将小于Bdv。在定性分析时特别需要注意的是:⑴正负离子速度方向相同时,在同一磁场中受洛伦兹力方向相反。⑵外电路接通时,电路中有电流,洛伦兹力大于电场力,两板间电压将小于
fBdv,但电动势不变(和所有电源一样,电动势是电源本身的性质。)⑶注意在带电粒子偏转聚集在极板上以后新产生的电场的分析。在外电路断开时最终将达到平衡态。(3)洛伦兹力大小的计算带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时,洛伦兹力充当向心力,由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式:R2mqB例8如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场。正、负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场(电子质量为m,电荷为e),它们从磁场中射出时相距多远?射出的时间差是多少?(提示:关键是找圆心、找半径和用对称。)解:由公式知,它们的半径和周期是相同的。只是偏转方向相反。先确定圆心,画出半径,由对称性知:射入、射出点和圆心恰好组成正三角形。所以两个射出点相距2r,由图还可看出,经历时间相差2T3。答案为射出点相距s2mv,时
Be
mvqB
T
M
BvO
N
间差为t4m。关键是找圆心、找半径和用对称。
3Bq
例9一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的Pa,0点以速度v,沿与
y
x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第v一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标。解:由射入、射出点的半径可找到圆心O,并得出半径为
r2a3mv3mv;射出点坐标为(0,3a)。得BBq2aq
OoaB
vx
4带电粒子在匀强磁场中的偏转⑴穿过矩形磁场区。一定要先画好辅助线(半径、速度及延长线)。偏转角由si
θr
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