To tylko jedna z 4 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Siła Lorentza oraz budowa cyklotronu Siła Lorentza Z faktu, że ruch ładunków elektrycznych powoduje powstawanie pola magnetycznego zaś ładunki będące w spoczynku pola magnetycznego nie wytwarzają wynika, że pole magnetyczne powinno oddziaływać na poruszające się w nim ładunki elektryczne, nie powinno zaś działać na ładunki będące w spoczynku. Zostało to rzeczywiście stwierdzone doświadczalnie. Rys.10.2.1. Siła Lorentza Na ładunki poruszające się w polu magnetycznym działa tzw. siła Lorentza, która określona jest przez wektor indukcji magnetycznej , wartość ładunku i prędkość z jaką ładunek ten porusza się w polu magnetycznym - następującym wzorem
(10.2.1)
Widzimy, że siła działająca na ładunek poruszający się w polu magnetycznym jest zawsze prostopadła zarówno do kierunku wektora jego prędkości, jak i do kierunku wektora indukcji magnetycznej. Zwrot tej siły zależny jest od znaku poruszającego się ładunku. Zależność ta umożliwia ilościowe zdefiniowanie wektora indukcji magnetycznej: Jeżeli na ładunek poruszający się z prędkością działa w punkcie siła określona wzorem (10.2.1) to w punkcie tym istnieje pole magnetyczne o indukcji , określonej tym wzorem przez siłę, ładunek i prędkość. Wartość siły Lorentza zależy zgodnie z własnością iloczynu wektorowego od kąta między wektorem prędkości ładunku i wektorem indukcji magnetycznej
(10.2.1a)
Jeśli cząstka naładowana porusza się prostopadle do kierunku wektora , to siła ta ma maksymalną wartość równą
(10.2.1b)
skąd (10.2.1c)
Możemy więc powiedzieć, że wartość indukcji magnetycznej jest równa sile jaka działa na jednostkowy ładunek dodatni (próbny) poruszający się w polu magnetycznym z jednostkową prędkością w kierunku, w którym siła magnetyczna ma maksymalną wartość.
Jednostką indukcji magnetycznej jest tesla (T) określona zgodnie ze wzorem (10.21) w postaci
(10.2.1d)
Jeśli ładunek znajduje się równocześnie w polu elektrycznym o natężeniu , to niezależnie od pola magnetycznego działa na niego siła
(…)
… .
Na cząstkę naładowaną o ładunku poruszającą się w się z prędkością w polach: elektrycznym o natężeniu i magnetycznym o indukcji działa siła Lorentza
(11.3.1)
Sformułujmy konsekwencje działania siły Lorentza dla ruchu cząstek naładowanych w polach: elektrycznym i magnetycznym.
1. Pole elektryczne nadaje cząstce przyspieszenie, patrz wzór (2.5.4)
(11.3.2)
o kierunku i zwrocie wektora natężenia pola, jeżeli cząstka ma ładunek dodatni, i o zwrocie przeciwnym - jeśli ujemny. Przyspieszenie to jest proporcjonalne do ładunku cząstki i natężenia pola elektrycznego i odwrotnie proporcjonalne do masy cząstki. Pole elektryczne nie wpływa na ruch cząstki w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wektora natężenia pola. 2. Wzór (2.3.13) określający pracę związaną z przemieszczeniem ładunku elektrycznego w polu o danej…
…;
- natężenie pola elektrycznego; - indukcja pola magnetycznego;
czyli po porstu wzór na siłę Lorentza. Na schemacie poniżej (Rys.1) można zobaczyć miejsca, w których następuje przyspieszenie:
Rys.1 Ruch cząstki w cyklotronie z wyodrębnionymi miejscami, w których następuje przyspieszenie. Na Rys.1 widzimy jak jony, które są wprowadzane w środkowej części (punkt 1 Rys.1) są zakrzywiane w polu magnetycznym…
… bardzo wysokich napięć w przypadku akceleratorów liniowych, gdzie uzyskiwana energia jest wprost proporcjonalna do napięcia pracy akceleratora.
W cyklotronie cząstka przechodząc przez przerwę między duantami jest przyspieszana za każdym razem i dzięki temu ma coraz większą energię. Siłę, która działa na cząstkę o ładunku "q" ze strony pola magnetycznego określa wzór: gdzie:
q - łądunek;
- prędkość ładunku…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)