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有关电磁场的仪器一、速度选择器如图所示平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。
具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。
这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速度选择器,这是质谱仪的重要组成部分。
速度选择器原理：1.粒子受力特点：同时受方向相反的电场力和磁场力作用。
2.粒子匀速通过速度选择器的条件：电场力和洛伦兹力平衡：qE=qvB，v=E/B速度大小只有满足v=E/B的粒子才能沿直线匀速通过。
注意：1.速度选择器对正、负电荷均适用。
2.速度选择器中的E、B的方向具有确定的关系，仅改变其中一个方向，就不能对速度做出选择。
3.速度选择器只能单向选择，如上图中粒子从右侧进入会受到相同方向的电场力和洛伦玆力而打到板上【例1】如图所示，一个电子经加速电压U1后得到一定的速度，然后进入正交的电场和磁场，电子沿直线经过经过偏转极板后从右边S板中央孔穿出，已知磁场强度为B，上下极板间距为d（电子质量为m，带电量为-e）. 问：（1）水平极板间的电场强度为多少？（2）若电场强度不变，调节B的大小，使得电子恰好从水平极板的下边缘射出打在S板上，问打在板上前的速度是大小？二、质谱仪质谱仪是测量带电粒子荷质比的工具。
质谱仪的作用，就是把同一种元素的各种同位素都区分开来（各同位素按质量大小排列，形成一个"谱"）。
原理：带电粒子垂直入射到磁场中，做圆周运动的圆周半径与质量有关（r=mv/qB），根据半径与质量的关系就可以区别各个同位素。
S12N 频【例2】如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。
设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A 中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的离子。
离子从狭缝S 1以很小的速度进入电压为U 的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝S 2、S 3射入磁感应强度为B 的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ 。
最后，离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝S 3的细线。
DH-MF-SJ 组合式磁场综合实验仪使用说明书一、概述DH-MF-SJ组合式磁场综合实验仪用于研究霍尔效应产生的原理及其测量方法，通过施加磁场 , 可以测出霍尔电压并计算它的灵敏度，以及可以通过测得的灵敏度来计算线圈附近各点的磁场。
二、主要技术性能1、环境适应性：工作温度10 ～ 35℃；相对湿度 25 ～ 75%。
2、通用磁学测试仪2.1可调电压源： 0～15.00V、 10mA；2.2可调恒流源： 0～5.000mA 和 0～9.999mA可变量程，为霍尔器件提供工作电流，对于此实验系统默认为0-5.000mA 恒流源功能；2.3电压源和电流源通过电子开关选择设置，实现单独的电压源和电流源功能；2.4电流电压调节均采用数字编码开关；2.5数字电压表： 200mV、2V 和 20V 三档，4 位半数显，自动量程转换。
3、通用直流电源3.1 直流电源，电压0～30.00V 可调；电流 0～1.000A 可调；3.2 电流电压准确度： 0.5%±2 个字；3.3 电压粗调和细调，电流粗调和细调均采用数字编码开关。
4、测试架4.1底板尺寸： 780*160mm；4.2载物台尺寸： 320*150mm，用于放置螺线管和双线圈测试样品；4.3螺线管：线圈匝数 1800 匝左右 , 有效长度 181mm，等效半径 21mm；4.4双线圈：线圈匝数1400 匝( 单个 ) ，有效直径 72mm，二线圈中心间距 52mm；下表为电流与磁感应强度对应表( 双个线圈通电 ) ：电流值（ A）0.10.20.30.40.5中心磁感应强度（ mT） 2.25 4.50 6.759.0011.254.5移动导轨机构：水平方向 0～60cm可调；垂直方向 0～36cm可调，最小分辨率 1mm；5、供电电源： AC 220V± 10%，总功耗： 60VA。
三、仪器构成及使用说明DH-MF-SJ组合式磁场综合实验仪由实验测试台、双线圈、螺线管、通用磁学测试仪、通用直流电源以及测试线等组成。
高中物理20种电磁学仪器1. 电视机原理1.电视机的显像管中，电子束的偏转是用磁偏转技术实现的.电子束经过电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，如图所示.磁场方向垂直于圆面.磁场区的中心为O，半径为r.当不加磁场时，电子束将通过O点而打到屏幕的中心M点.为了让电子束射到屏幕边缘P，需要加磁场，使电子束偏转一已知角度θ，此时磁场的磁感应强度B应为多少？2.电磁流量计2.电磁流量计广泛应用于测量可导电液体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道．其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c．流量计的两端与输送流体的管道相连接（图中虚线）．图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料．现于流量计所在处加磁感应强度B的匀强磁场，磁场方向垂直前后两面．当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值．已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）A.I cbRB aρ⎛⎫+⎪⎝⎭B.I baRB cρ⎛⎫+⎪⎝⎭C.I acRB bρ⎛⎫+⎪⎝⎭D.I bcRB aρ⎛⎫+⎪⎝⎭3.质谱仪3.如图是测量带电粒子质量的仪器工作原理示意图。
设法使某有机化合物的气态分子导入图中所示的容器A中，使它受到电子束轰击，失去一个电子变成正一价的分子离子。
分子离子从狭缝s1以很小的速度进入电压为U的加速电场区（初速不计），加速后，再通过狭缝s2、s3射入磁感强度为B的匀强磁场，方向垂直于磁场区的界面PQ。
最后，分子离子打到感光片上，形成垂直于纸面而且平行于狭缝s3的细线。
若测得细线到狭缝s3的距离为d，试导出分子离子的质量m的表达式。
解析：以m、q表示离子的质量电量，以v表示离子从狭缝s2射出时的速度，由功能关系可得射入磁场后，在洛仑兹力作用下做圆周运动，由牛顿定律可得式中R为圆的半径。
什么是霍尔效应什么是霍尔效应美国物理学家霍尔(Hall,Edwin Herbert，1855—1938)于1879年在实验中发现，当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。
这个电势差也被叫做霍尔电势差。
霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔（A。
H。
Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。
后来发现半导体、导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。
霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法.通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
流体中的霍尔效应是研究“磁流体发电”的理论基础。
1．霍尔效应将一块半导体或导体材料，沿Z方向加以磁场B ,沿X方向通以工作电流I，则在Y方向产生出电动势Vh，如图1所示，这现象称为霍尔效应.Vh 称为霍尔电压.图1 霍尔效应原理图实验表明，在磁场不太强时，电位差Vh与电流强度I和磁感应强度B成正比，与板的厚度d成反比,即或式（1)中Rh称为霍尔系数，式（2）中Kh称为霍尔元件的灵敏度，单位为mv / （mA·T)。
产生霍尔效应的原因是形成电流的作定向运动的带电粒子即载流子（N型半导体中的载流子是带负电荷的电子，P型半导体中的载流子是带正电荷的空穴）在磁场中所受到的洛仑兹力作用而产生的。
如图1（a）所示,一快长为l、宽为b、厚为d的N型单晶薄片，置于沿Z轴方向的磁场中,在X轴方向通以电流I，则其中的载流子——电子所受到的洛仑兹力为式中V为电子的漂移运动速度，其方向沿X轴的负方向。
e为电子的电荷量。
Fm指向Y轴的负方向。
自由电子受力偏转的结果，向A侧面积聚,同时在B侧面上出现同数量的正电荷,在两侧面间形成一个沿Y轴负方向上的横向电场Eh（即霍尔电场）,使运动电子受到一个沿Y轴正方向的电场力Fe,A、B面之间的电位差为Vh（即霍尔电压），则(4)将阻碍电荷的积聚，最后达稳定状态时有式中称为霍尔元件的灵敏度，一般地说， Kh愈大愈好，以便获得较大的霍尔电压Vh 。
必考点03 电磁场中的各种仪器题型一 速度选择器例题1 如图所示，M 为加速器、N 为速度选择器，两平行导体板之间有相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度为B 。
从S 点释放一初速度为0、质量为m 、电荷量为q 的带电粒子，经M 加速后恰能沿直线（图中平行于导体板的虚线）通过N 。
不计重力，则（ ）A ．N 板间的电场强度方向垂直导体板向上B ．仅将粒子电荷量改为2q ，仍能沿直线通过NC ．仅将M 的加速电压变大，粒子通过N 时会向上偏转D ．仅将N 中的电场和磁场方向均与原来相反，粒子仍能沿直线通过N 【答案】D【解析】A ．当粒子带正电时 ，根据左手定则，受到的洛伦兹力向上，则电场强度方向垂直导体板向下，当粒子带负电时 ，根据左手定则，受到的洛伦兹力向下，则电场强度方向垂直导体板向下，故A 错误； B ．在选择器中，根据平衡条件qEqvB 在加速器中212qU mv仅将粒子电荷量改为2q ，速度增大，洛伦兹力大于电场力，粒子不能平衡，不能沿直线通过N ，故B 错误；C ．仅将M 的加速电压变大，则进入选择器时的速度变大，当粒子带负电时，向下的洛伦兹力大于向上的电场力，粒子会向下偏转，故C 错误；D ．仅将N 中的电场和磁场方向均与原来相反，则粒子受到的洛伦兹力和电场力均反向，仍能平衡，沿直线通过N ，故D 正确。
故选D 。
题型二 质谱仪例题2 如图所示，三个粒子a 、b 、c 分别以a v 、b v 、c v 的速率进入速度选择器，a 粒子打在速度选择器的上极板，b 和c 粒子沿直线运动后进入偏转磁场，b 粒子打在1A 点，c 粒子打在2A 点，不计粒子重力，下列说法正确的是（ ）A ．上极板比下极板的电势低B ．一定有a b v v >C ．a 、b 粒子一定都带负电D ．b 粒子的比荷一定大于c 粒子的比荷【答案】D【解析】AB. b 和c 粒子沿直线运动后进入偏转磁场，b 粒子打在1A 点，c 粒子打在2A 点，由左手定则可知b 粒子带负电，c 粒子带正电，b 和c 粒子在速度选择器中沿直线运动，在速度选择器中受力平衡，则有qEqvB 解得Ev B=说明在速度选择器中做直线运动的速度与粒子的比荷无关，即有b c Ev v B==由于c 粒子带正电，c 粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向上，电场力向下，可知电场方向由上极板指向下极板，故上极板比下极板的电势高，选项AB 错误； C. 当a 粒子带正电时，a 粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向上，电场力向下，由a 粒子打在速度选择器的上极板，可知a qE qv B <解得a Ev B>当a 粒子带负电时，a 粒子在速度选择器中受到的洛伦兹力向下，电场力向上，由a 粒子打在速度选择器的上极板，可知a qE qv B >解得a Ev B<由于不知道a 粒子在速度选择器中的具体速度大小，故a 粒子可能带正电，也可能带负电，选项C 错误；D. b 和c 粒子在偏转磁场中，根据牛顿第二定律2v qvB m R'=解得mv R qB ='可知b 和c 粒子在偏转磁场中的轨迹半径与粒子的比荷成反比，从轨迹图可知b c R R <故有b 粒子的比荷一定大于c 粒子的比荷，选项D 正确； 故选D 。
实验十霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作用而产生电动势的效应。
随着半导体材料和制造工艺的发展，人们利用半导体材料制成霍尔元件，由于它的霍尔效应显著而得到实用和发展，现在广泛用于非电量的测量、电动控制、电磁测量和计算装置方面。
在电流体中的霍尔效应也是目前在研究中的“磁流体发电”的理论基础。
近年来，霍尔效应实验不断有新发现。
1980年原西德物理学家冯·克利青研究二维电子气系统的输运特性，在低温和强磁场下发现了量子霍尔效应，这是凝聚态物理领域最重要的发现之一。
目前对量子霍尔效应正在进行深入研究，并取得了重要应用，例如用于确定电阻的自然基准，可以极为精确地测量光谱精细结构常数等。
在磁场、磁路等磁现象的研究和应用中，霍尔效应及其元件是不可缺少的，利用它观测磁场直观、干扰小、灵敏度高、效果明显。
一、实验目的1、掌握霍尔效应原理，理解霍尔元件有关参数的含义和作用2、测定霍尔元件的V H—Is，V H—I M曲线，了解霍尔电势差V H与霍尔元件工作电流I s、磁感应强度B及励磁电流I M之间的关系。
3、学习利用霍尔效应测量磁感应强度B及磁场分布。
4、学习用“对称交换测量法”消除负效应产生的系统误差。
5、确定试样的导电类型、载流子浓度及迁移率。
二、实验仪器霍尔效应实验仪三、实验原理如图2-1所示，磁场B位于Z的正向，与之垂直的半导体薄片（霍尔元件）上沿X正向通以电流Is（称为工作电流），假设载流子为电子（N型半导体材料），它沿着与电流Is相反的X负向运动。
由于洛仑兹力f L作用，电子即向图中虚线箭头所指的位于y轴负方向的B侧偏转，并使B侧形成电子积累，而相对的A侧形成正电荷积累。
与此同图2-1时运动的电子还受到由于两种积累的异种电荷形成的反向电场力f E的作用。
随着电荷积累的增加，f E增大，当两力大小相等（方向相反）时，f L=－f E，则电子积累便达到动态平衡。
这时在A、B两端面之间建立的电场称为霍尔电场E H，相应的电势差称为霍尔电势V H。
