磁偏转与电偏转

磁偏转与电偏转分别是利用磁场和电场对运动电荷施加作用，控制其运动方向。这两种偏转有如下差别：

1. 受力特征

在磁偏转中，质量为m，电荷量为q的粒子以速度v垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，所受磁场力（即洛伦兹力） 。 使粒子的速度方向发生变化，而速度方向的变化反过来又使 的方向变化， 是变力。

在电偏转中，质量为m，电荷量为q的粒子以速度 垂直射入电场强度为E的匀强电场中，所受电场力 。 与粒子的速度无关，是恒力。

2. 运动规律

在磁偏转中，变化的 使粒子做匀速曲线运动––––匀速圆周运动，其运动规律分别从时（周期）、空（半径）两个方面给出：

在电偏转中，恒定的 使粒子做匀变速曲线运动––––类平抛运动，其运动规律分别从垂直于电场方向和平行于电场方向给出：

3. 偏转情况

在磁偏转中，粒子的运动方向所能偏转的角度不受限制， ，且在相等时间内偏转的角度总是相等。

在电偏转中，粒子的运动方向所能偏转的角度 ，且在相等的时间内偏转的角度是不相等的。

4. 动能变化

在磁偏转中，由于 始终与粒子的运动方向垂直，所以，粒子动能的大小保持不变。

在电偏转中，由于 与粒子运动方向之间的夹角越来越小，粒子的动能将不断增大，且增大得越来越快。

例. 如图所示，在距水平地面一定高度处以初速 水平抛出一个质量为m、带电量为 的小球，当周围不存在电场和磁场时，小球的落地点与抛出点之间有相应的一段水平距离（即射程）。

（1）若在此空间加上一个竖直方向的匀强电场，使小球的射程增加为原来的2倍。求场强E的大小和方向。

（2）若除存在上述电场外，还存在一个与 方向垂直的水平方向的匀强磁场，使小球抛出后恰好能做匀速直线运动。求此匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向。

分析：（1）没有加电场时，设小球在空中的运动时间为t。小球的水平分运动为匀速运动，则射程 。

当加上一个竖直方向的匀强电场后，要使小球的射程增加为原来的2倍，小球在空中的运动时间也应增加为原来的2倍，由于小球的竖直分运动是初速度为零的匀加速直线运动，根据 （h为小球抛出点离地面的高度）可知，加速度a应变为原来的 ，即等于 。因此小球带负电，所以电场的方向竖直向下，根据牛顿第二定律得到

，

（2）小球抛出后恰好能做匀速直线运动，故重力、电场力、洛伦兹力三力平衡。由于重力大于电场力，故洛伦兹力的方向竖直向上。

由 ，得

根据左手定则，磁场的方向垂直纸面向外。