復合場在現代儀器中的應用原理淺析

現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，即帶電粒子在復合場中的運動成為高考把現代儀器和物理知識結合起來考查學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生偏轉的情況不同。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，即打到極板上。

（2）速度選擇器對正、負電荷均適用。

（3）速度選擇器中的E、B的方向具有確定的關系，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、磁流體發電機

磁流體發電是將帶電的流體（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生的作用，從而發出電。如圖2所示是磁流體發電機原理圖。等離子體噴入磁場，正、負離子在洛倫茲力作用下發生上下偏轉而聚集到A、B板上，產生電勢差，A、B板間產生電場，正、負離子同時受洛倫茲力和電場力。