带电粒子在电场中的运动一般分为两类,一类只受电场力,一类除受电场力还受其他力(如重力、洛伦兹力等)。
带电粒子只受电场力作用。
(1)在非匀强电场中的运动。
带电粒子在非匀强电场中运动,所受电场力会发生变化,合外力在变化,加速度在变化,粒子在做非匀变速运动,所以对于粒子在非匀强电场中的运动,一般以定性分析为主。
研究受力方向,电势能,机械能变化情况。
动画:
(2)在匀强电场中的运动。
带电粒子在匀强电场中运动,所受电场力不变,合外力不变,加速度不变,粒子做匀变速运动运动,一般以定量分析为主。
①带电粒子在匀强电场中做加速(减速)直线运动。(仅受电场力)
粒子通过加速电场 $ qU = \frac{1}{2}mv^2 $
动画地址:带电粒子在极板间的运动情况(二)
②带电粒子在电场中偏转。(只受电场力)
如下图所示,带电粒子电量为q,质量为m,以初速度Vo垂直于电场方向射入,板间电压为U。此类电场我们一般叫做偏转电场。
平抛运动与类平抛运动模拟
粒子通过偏转电场的偏转量 $ y = \frac{1}{2}at^2 = \frac{1}{2} \frac{qE}{m} \frac{L^2}{V_0^2} = \frac{1}{2} \frac{qU}{md} \frac{L^2}{V_0^2}$
粒子通过偏转电场的偏转角 $ tan\theta = \frac{v_y}{v_x} = \frac{qUL}{mdv_0^2} $
动画地址:平抛运动与类平抛运动模拟
相关链接:偏转电场公式推导
关键字: 带电粒子在电场中的运动知识总结
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