1、 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能，右图是它的示意图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将一束等粒子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，AB两板间便产生电压。如果把AB和用电器连接，AB就是一个直流电源的两个电极。第1页/共17页磁流体发电机Eq=Bqv电动势：E=Ed=Bvd电流：I=E/（R+r）流体为：等离子束目的：发电1、图中AB板哪一个是电源的正极？2、此发电机的电动势？（两板距离为d，磁感应强度为B，等离子速度为v，电量为q）第2页/共17页 厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流流过导体板时，在导
2、体板上下侧面间会产生电势差U，这种现象叫霍尔效应。、流体为：定向移动的电荷Eq=BqvI=nqvS U=Eh（U=E）电势差是多少？思考：如果电流是正电荷定向移动形成的，则电势哪端高？第3页/共17页练习:厚度为h、宽度为d的金属板放在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中，已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电量为e，则当电流 I 流过导体时，在导体板上下侧面间会产生电势差U，证明电势差U、电流I和B的关系为：neSvI dIBKU eBvehUnedBIU neK1第4页/共17页例:一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为的加速电场，然后经过S3沿着与磁场垂直的
3、方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，最后打到照相底片上，求：（）求粒子进入磁场时的速率（）求粒子在磁场中运动的轨道半径5、质谱仪第5页/共17页1加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek2直线加速器，多级加速如图所示是多级加速装置的原理图：二、加速器第6页/共17页 由动能定理得带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为：)(321nkUUUUqE 3直线加速器占有的空间范围大，在有限的空间范围内制造直线加速器受到一定的限制1966年建成的美国斯坦福电子直线加速器管长3050米，电子能量高达22吉电子伏，脉冲电子流强约80毫安，平均流强为48微安。第7页/共17页第8页
4、/共17页1932年，美国物理学家劳仑斯发明了从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖第9页/共17页如图，回旋加速器的核心部分为D形盒，它的形状有如扁圆的金属盒沿直径剖开的两半，每半个都象字母D的形状。两D形盒之间留有窄缝，中心附近放置离子源（如质子、氘核或粒子源等）。在两D形盒间接上交流电源于是在缝隙里形成一个交变电场。由于电屏蔽效应，在每个D形盒的内部电场很弱。D形盒装在一个大的真空容器里，整个装置放在巨大的电磁铁两极之间的强大磁场中，这磁场的方向垂直于D形盒的底面。第10页/共17页第11页/共17页回旋加速器V0V1V2V3V4V51、粒子每
5、经过一个周期，电场加速几次？电场是恒定的还是周期变化的？带电粒子在两D形盒中回旋周期跟两盒狭缝之间高频电场的变化周期有何关系？3、将带电粒子在狭缝之间的运动首尾连接起来是一个初速度为零的匀加速直线运动2、带电粒子每经电场加速一次，回旋半径就增大一次，每次增加的动能为：EK=qU 所有各次半径之比为：31:2第12页/共17页回旋加速器V0V1V2V3V4V5 对于同一回旋加速器，其粒子的回旋的最大半径是相同的。最大动能？回旋周数？所需时间？第13页/共17页小结：回旋加速器利用两D形盒窄缝间的电场使带电粒子加速，利用D形盒内的磁场使带电粒子偏转，带电粒子所能获得的最终能量与B和R有关，与U无关qBmT2qBmvRmmqBRvm221mkmmvEmqBR2)(2与加速电压无关！第14页/共17页已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U，求：（1）从出口射出时，粒子的动能Ek=？（2）要增大粒子的最大动能可采取哪些措施？2DqBmv221mvEKmDBqEK8222第15页/共17页 D越大，EK越大，是不是只要D不断增大，EK 就可以无限制增大呢？mDBqEK8222实际并非如此例如：用这种经典的回旋加速器来加速粒子，最高能量只能达到20兆电子伏这是因为，从而使，这就破坏了加速器的同步条件第16页/共17页谢谢您的观看！第17页/共17页
