← 返回实验目录
EXP-04 / ELECTROMAGNETISM
带电粒子在磁场中的运动
洛伦兹力 · 匀速圆周运动 · r = mv/qB, T = 2πm/qB
初始化中...
典型情境(点击加载参数)
正电荷 · B 垂直纸面向外
q=+1, m=1, B=0.5, v=5
负电荷 · 偏转方向相反
q=-1, m=1, B=0.5, v=5
比荷加倍 · 半径减半
q=+2, m=1, B=0.5, v=5
速度加倍 · 周期不变!
q=+1, m=1, B=0.5, v=10
电荷量 q (C,可为负)
粒子质量 m (kg)
磁感应强度 B (T)
初速度 v₀ (m/s)
发射方向 φ
0°
磁场方向 B
⊙ 垂直纸面向外
⊗ 垂直纸面向里
视图缩放 (px/m)
16
时间流速
0.5x
视觉选项
速度 v 与洛伦兹力 F
圆心与半径 r
▶ 发射
↺ 重置 / 应用参数
知识要点:洛伦兹力与回旋运动
力的方向
:洛伦兹力
F = qvB
,方向用左手定则判断(四指指向
正电荷
速度方向,磁感线穿入手心,拇指即为受力方向;负电荷方向相反)。加载"负电荷"情境,观察轨迹偏转方向的翻转。
半径公式
:洛伦兹力提供向心力,
qvB = mv²/r
,得
r = mv / (qB)
—— 速度越大、比荷越小,圆越大。
周期公式
:
T = 2πr/v = 2πm / (qB)
,
与速度无关
!这是回旋加速器的理论基础 —— 加载"速度加倍"情境,半径变为两倍,但转一圈所用时间分毫不差。
不做功
:洛伦兹力始终垂直于速度,只改变速度方向、不改变大小,因此动能恒定 —— 注意数据屏上的速率与 Ek 自始至终不变。
建议操作:暂停后观察 F 箭头永远指向圆心、v 箭头永远沿切线,二者始终垂直。