現(xiàn)代很多儀器都要用到電場和磁場,利用帶電粒子在電場和磁場中受靜電力和洛倫茲力運動,根據(jù)運動的軌跡分析、選擇粒子。而帶電粒子在電場和磁場中的運動,即帶電粒子在復(fù)合場中的運動成為高考把現(xiàn)代儀器和物理知識結(jié)合起來考查學(xué)生解決實際問題的能力的重要途徑,值得我們重視和探究。
一、速度選擇器
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。這種裝置能將具有某一特定速度的粒子選擇出來,所以叫做速度選擇器。這是質(zhì)譜儀的重要組成部分,剔除速度不同的粒子,提高檢測精度。如圖1所示平行板器件中,電場強度E和磁感應(yīng)強度B相互垂直。
注意的問題:
(1)速度選擇器兩極板間距離極小,粒子稍有偏轉(zhuǎn),即打到極板上。
(2)速度選擇器對正、負(fù)電荷均適用。
(3)速度選擇器中的E、B的方向具有確定的關(guān)系,僅改變其中一個方向,并不能對速度做出選擇。
(4)從功的角度看,由于帶電粒子的運動方向與洛倫茲力方向垂直,因此洛倫茲力不對粒子做功。
二、磁流體發(fā)電機
磁流體發(fā)電是將帶電的流體(離子氣體或液體)以極高的速度噴射到磁場中,利用磁場對帶電的流體產(chǎn)生的作用,從而發(fā)出電。如圖2所示是磁流體發(fā)電機原理圖。等離子體噴入磁場,正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上,產(chǎn)生電勢差,A、B板間產(chǎn)生電場,正、負(fù)離子同時受洛倫茲力和電場力。