![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.Опыт показывает, что магнитное поле действует не только на проводники с током, но и на отдельные заряды, движущиеся в магнитном поле. Сила, действующая на заряд q ,движущийся в магнитном поле Опытным путем установлено, что
Для отрицательных зарядов берется противоположное направление. Сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно скорости заряда Если на движущийся электрический заряд помимо магнитного поля действует и электрическое поле напряженностью
1. Движение заряженной частицы вдоль силовой линии,
магнитное поле не действует на частицу. Заряженная частица движется по инерции равномерно прямолинейно.
Пусть в однородное магнитное поле с индукцией В каждой точке поля на частицу действует Согласно II закону Ньютона:
Т.к. все величины, входящие в правую часть выражения (2), постоянны, радиус кривизны R меняться не будет. Постоянный радиус кривизны имеет только окружность. Следовательно, движение заряда в плоскости, перпендикулярной магнитному полю, будет происходить по окружности. Чем больше Важным результатом является тот факт, что период обращения заряда в однородном магнитном поле не зависит от его скорости.
Частицы, имеющие бóльшую скорость, движутся по окружности бóльшего радиуса, однако время одного полного оборота будет таким же, что и для более медленных частиц, движущихся по окружности меньшего радиуса. Данный результат положен в основу действия циклических ускорителей элементарных частиц.
В направлении Радиус витка с учетом (2):
Шаг винтовой линии (расстояние между соседними витками) с учетом (3):
Если движение происходит в неоднородном магнитном поле, индукция которого возрастает в направлении движения частицы (рис. 13), то R уменьшается с ростом Рассмотренный принцип положен в основу действия электронных микроскопов.
Ускорители заряженных частиц - устройства, в которых создаются управляемые пучки высокоэнергетических заряженных частиц под действием электрических и магнитных полей. Свойство независимости периода от скорости обращения используют для того, чтобы превратить траекторию ускоряемой частицы в спираль и уменьшить размеры ускорителя. Такой принцип положен в основу работы циклотрона - родоначальника целого семейства ускорителей с магнитным полем: синхротрона, синхрофазотрона и т.д.
При каждом пересечении зазора частица приобретает энергию Бóльшая энергия в циклотроне не может быть достигнута из-за релятивистских эффектов. В этом случае применяют принцип автофазировки, предложеный советским физиком Векслером (1944 г.) и американским физиком Мак-Милланом (1945 г.). В синхроциклотронах (фазотронах) медленно уменьшается частота подаваемого напряжения. В синхротронах меняется индукция магнитного поля
|