Kas paprastai vadinama Lorenco jėga. Bendrieji prietaiso veikimo principai

Jėga, kurią magnetinis laukas veikia judančią elektriškai įkrautą dalelę.

čia q yra dalelės krūvis;

V - įkrovimo greitis;

a – kampas tarp krūvio greičio vektoriaus ir magnetinės indukcijos vektoriaus.

Nustatyta Lorenco jėgos kryptis pagal kairiosios rankos taisyklę:

Jei įdėsite kairiarankis taip, kad indukcijos vektoriaus dedamoji, statmena greičiui, patektų į delną, o keturi pirštai būtų teigiamo krūvio judėjimo greičio kryptimi (arba prieš neigiamo krūvio greičio kryptį), tada sulenktas nykštys parodys Lorenco jėgos kryptį:

.

Kadangi Lorenco jėga visada yra statmena įkrovimo greičiui, ji neveikia (tai yra, nekeičia įkrovos greičio ir jo kinetinės energijos).

Jei įkrauta dalelė juda lygiagrečiai magnetinio lauko linijoms, tai Fl = 0, o krūvis magnetiniame lauke juda tolygiai ir tiesiškai.

Jei įkrauta dalelė juda statmenai magnetinio lauko linijoms, tada Lorenco jėga yra įcentrinė:

ir sukuria įcentrinį pagreitį, lygų:

Šiuo atveju dalelė juda ratu.

.

Pagal antrąjį Niutono dėsnį: Lorenco jėga yra lygi dalelės masės ir įcentrinio pagreičio sandaugai:

tada apskritimo spindulys:

ir krūvio apsisukimo magnetiniame lauke periodas:

Nes elektros reiškia tvarkingą krūvių judėjimą, tada magnetinio lauko poveikis srovę nešančiam laidininkui yra jo veikimo atskiriems judantiems krūviams rezultatas. Jei į magnetinį lauką įvesime srovę tekančią laidininką (96a pav.), pamatysime, kad dėl magneto ir laidininko magnetinių laukų pridėjimo, susidaręs magnetinis laukas padidės vienoje jo pusėje. laidininkas (aukščiau esančiame brėžinyje), o magnetinis laukas susilpnės kitoje laidininko pusėje (toliau pateiktame brėžinyje). Veikiant dviem magnetiniams laukams, magnetinės linijos sulinks ir, bandydamos susitraukti, nustums laidininką žemyn (96 pav., b).

Jėgos, veikiančios srovę nešantį laidininką magnetiniame lauke, kryptį galima nustatyti pagal „kairiosios rankos taisyklę“. Jei kairė ranka įdėta į magnetinį lauką taip magnetinės linijos, išeinant iš šiaurės ašigalio, tarsi įeinant į delną, o keturi ištiesti pirštai sutapo su srovės kryptimi laidininke, tuomet didelis sulenktas rankos pirštas parodys jėgos kryptį. Amperinė jėga, veikianti laidininko ilgio elementą, priklauso nuo: magnetinės indukcijos B dydžio, srovės laido I dydžio, laidininko ilgio elemento ir kampo a sinuso tarp laidininko ilgio elemento kryptis ir magnetinio lauko kryptis.

Šią priklausomybę galima išreikšti formule:

Ribinio ilgio tiesiam laidininkui, pastatytam statmenai vienodo magnetinio lauko krypčiai, laidininką veikianti jėga bus lygi:

Iš paskutinės formulės nustatome magnetinės indukcijos matmenį.

Kadangi jėgos matmuo yra:

y., indukcijos matmuo yra tas pats, ką gavome iš Bioto ir Savarto dėsnio.

Tesla (magnetinės indukcijos vienetas)

Tesla, magnetinės indukcijos vienetas Tarptautinė sistema vienetai, lygus magnetinė indukcija, kuriame magnetinis srautas per skerspjūvis 1 sritis m 2 lygu 1 Weberis. Pavadintas N. Tesla. Pavadinimai: rusiški tl, tarptautinis T. 1 tl = 104 gs(gauss).

Magnetinis sukimo momentas, magnetinis dipolio momentas- pagrindinis kiekis, apibūdinantis medžiagos magnetines savybes. Magnetinis momentas matuojamas A⋅m 2 arba J/T (SI), arba erg/Gs (SGS), 1 erg/Gs = 10 -3 J/T. Specifinis elementaraus magnetinio momento vienetas yra Boro magnetonas. Plokščios grandinės su elektros srove atveju magnetinis momentas apskaičiuojamas kaip

kur yra srovės stipris grandinėje, yra grandinės plotas, yra grandinės plokštumos normalės vienetinis vektorius. Magnetinio momento kryptis dažniausiai randama pagal gimleto taisyklę: jei pasukate antgalio rankeną srovės kryptimi, tai magnetinio momento kryptis sutaps su stulpelio transliacinio judėjimo kryptimi.

Savavališkai uždaros kilpos magnetinis momentas randamas iš:

,

kur yra spindulio vektorius, nubrėžtas nuo pradžios iki kontūro ilgio elemento

Bendruoju savavališko srovės paskirstymo terpėje atveju:

,

kur yra srovės tankis tūrio elemente.

Taigi, sukimo momentas veikia srovę nešančią grandinę magnetiniame lauke. Kontūras orientuojamas tam tikrame lauko taške tik vienu būdu. Laikykime teigiamą normaliosios krypties magnetinio lauko kryptį tam tikrame taške. Sukimo momentas yra tiesiogiai proporcingas srovei aš, kontūro plotas S o kampo tarp magnetinio lauko krypties ir normaliosios sinuso.

Čia M - sukimo momentas , arba galios momentas , - magnetinis momentas grandinė (panašiai - dipolio elektrinis momentas).

Nehomogeniškame lauke () formulė galioja, jei kontūro dydis yra gana mažas(tada laukas gali būti laikomas maždaug vienodu kontūre). Vadinasi, grandinė su srove vis tiek linkusi apsisukti taip, kad jos magnetinis momentas būtų nukreiptas išilgai vektoriaus linijų.

Bet, be to, susidaranti jėga veikia grandinę (vienodo lauko atveju ir . Ši jėga veikia grandinę su srove arba ant nuolatinis magnetas su akimirka ir traukia juos į stipresnio magnetinio lauko sritį.
Darbas judinant grandinę su srove magnetiniame lauke.

Nesunku įrodyti, kad darbas, atliktas judinant srovę tekančią grandinę magnetiniame lauke, yra lygus , kur ir yra magnetiniai srautai per kontūro sritį galutiniame ir pradines pozicijas. Ši formulė galioja, jei srovė grandinėje yra pastovi, t.y. Perkeliant grandinę į elektromagnetinės indukcijos reiškinį neatsižvelgiama.

Formulė taip pat galioja didelėms grandinėms labai nehomogeniškame magnetiniame lauke (pateikiama aš = const).

Galiausiai, jei grandinė su srove ne išstumiama, o pakeičiamas magnetinis laukas, t.y. Pakeiskite magnetinį srautą per paviršių, kurį dengia grandinė, nuo vertės iki tada, norėdami atlikti tą patį darbą . Šis darbas vadinamas magnetinio srauto, susijusio su grandine, keitimo darbu. Magnetinės indukcijos vektoriaus srautas (magnetinis srautas) per plotą dS yra skaliarinis fizikinis dydis, lygus

čia B n =Вcosα yra vektoriaus projekcija INį normalios kryptį į vietą dS (α yra kampas tarp vektorių n Ir IN), d S= dS n- vektorius, kurio modulis lygus dS, o jo kryptis sutampa su normaliojo kryptimi nį svetainę. Srauto vektorius IN gali būti teigiamas arba neigiamas, priklausomai nuo cosα ženklo (nustatomas pasirenkant teigiamą normalaus kryptį n). Srauto vektorius IN paprastai siejama su grandine, kuria teka srovė. Šiuo atveju mes nurodėme teigiamą normaliosios krypties kontūrą: ji yra susieta su srove pagal dešiniojo varžto taisyklę. Tai reiškia, kad magnetinis srautas, kurį sukuria grandinė per savaime apribotą paviršių, visada yra teigiamas.

Magnetinės indukcijos vektoriaus Ф B srautas per savavališką duotą paviršių S lygus

(2)

Vienodam laukui ir plokščiam paviršiui, kuris yra statmenai vektoriui IN, B n =B = pastovus ir

Ši formulė suteikia magnetinio srauto vienetą weberis(Wb): 1 Wb yra magnetinis srautas, einantis per plokščią 1 m 2 ploto paviršių, esantį statmenai vienodam magnetiniam laukui ir kurio indukcija yra 1 T (1 Wb = 1 T.m 2).

Gauso teorema laukui B: magnetinės indukcijos vektoriaus srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus nuliui:

(3)

Ši teorema atspindi faktą, kad jokių magnetinių krūvių, dėl to magnetinės indukcijos linijos neturi nei pradžios, nei pabaigos ir yra uždaros.

Todėl vektorių srautams IN Ir E per uždarą paviršių sūkuryje ir potencialo laukuose gaunamos skirtingos formulės.

Kaip pavyzdį suraskime vektorinį srautą IN per solenoidą. Vienodo lauko magnetinė indukcija solenoido viduje su šerdimi, kurios magnetinis pralaidumas μ, yra lygi

Magnetinis srautas per vieną solenoido, kurio plotas S, apsisukimą yra lygus

ir bendras magnetinis srautas, susietas su visais solenoido posūkiais ir vadinamas srauto jungtis,

Kartu su Ampero jėga, Kulono sąveika ir elektromagnetiniais laukais, fizikoje dažnai susiduriama su Lorenco jėgos sąvoka. Šis reiškinys yra vienas iš pagrindinių elektros inžinerijos ir elektronikos, kartu su ir kt. Tai veikia krūvius, kurie juda magnetiniame lauke. Šiame straipsnyje trumpai ir aiškiai išnagrinėsime, kas yra Lorenco jėga ir kur ji taikoma.

Apibrėžimas

Kai elektronai juda išilgai laidininko, aplink jį atsiranda magnetinis laukas. Tuo pačiu metu, jei įdėsite laidininką į skersinį magnetinį lauką ir jį perkelsite, atsiras elektromagnetinės indukcijos emf. Jei srovė teka laidininku, esančiu magnetiniame lauke, jį veikia Ampero jėga.

Jo reikšmė priklauso nuo tekančios srovės, laidininko ilgio, magnetinės indukcijos vektoriaus dydžio ir kampo tarp magnetinio lauko linijų ir laidininko sinuso. Jis apskaičiuojamas pagal formulę:

Nagrinėjama jėga iš dalies panaši į aukščiau aptartą, tačiau ji veikia ne laidininką, o judančią įkrautą dalelę magnetiniame lauke. Formulė atrodo taip:

Svarbu! Lorenco jėga (Fl) veikia magnetiniame lauke judantį elektroną, o laidininką – Amperą.

Iš dviejų formulių aišku, kad ir pirmuoju, ir antruoju atveju, kuo kampo alfa sinusas yra arčiau 90 laipsnių, tuo didesnis atitinkamai Fa arba Fl poveikis laidininkui arba krūviui.

Taigi Lorenco jėga apibūdina ne greičio pokytį, o magnetinio lauko poveikį įkrautam elektronui arba teigiamam jonui. Jų veikiamas Fl neatlieka jokio darbo. Atitinkamai, keičiasi įkrautos dalelės greičio kryptis, o ne jo dydis.

Kalbant apie Lorenco jėgos matavimo vienetą, kaip ir kitų fizikos jėgų atveju, naudojamas toks dydis kaip Niutonas. Jo komponentai:

Kaip nukreipta Lorentzo jėga?

Norint nustatyti Lorenco jėgos kryptį, kaip ir Ampero jėgos atveju, veikia kairiosios rankos taisyklė. Tai reiškia, kad norint suprasti, kur nukreipta Fl reikšmė, reikia atverti kairės rankos delną taip, kad magnetinės indukcijos linijos patektų į ranką, o ištiesti keturi pirštai parodytų greičio vektoriaus kryptį. Tada nykštys, sulenktas stačiu kampu delnui, rodo Lorenco jėgos kryptį. Žemiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti, kaip nustatyti kryptį.

Dėmesio! Lorenco veikimo kryptis yra statmena dalelių judėjimui ir magnetinės indukcijos linijoms.

Šiuo atveju, tiksliau, teigiamai ir neigiamai įkrautoms dalelėms svarbi keturių išskleistų pirštų kryptis. Aukščiau aprašyta kairiosios rankos taisyklė yra suformuluota teigiamai dalelei. Jei jis yra neigiamai įkrautas, tada magnetinės indukcijos linijos turi būti nukreiptos ne į atvirą delną, o į jo nugarą, o vektoriaus Fl kryptis bus priešinga.

Dabar mes pasakysime paprastais žodžiais, ką mums suteikia šis reiškinys ir kokią realią įtaką jis turi mokesčiams. Tarkime, kad elektronas juda plokštuma, statmena magnetinės indukcijos linijų krypčiai. Jau minėjome, kad Fl neturi įtakos greičiui, o tik keičia dalelių judėjimo kryptį. Tada Lorenco jėga turės įcentrinį poveikį. Tai atsispindi paveikslėlyje žemiau.

Taikymas

Iš visų sričių, kuriose naudojama Lorenco jėga, viena didžiausių yra dalelių judėjimas žemės magnetiniame lauke. Jei manome, kad mūsų planeta yra didelis magnetas, tai dalelės, esančios šalia šiaurinės magnetiniai poliai, atlikite pagreitintą judesį spirale. Dėl to jie susiduria su atomais iš viršutinių atmosferos sluoksnių, ir mes matome šiaurės pašvaistę.

Tačiau yra ir kitų atvejų, kai šis reiškinys galioja. Pavyzdžiui:

• Katodinių spindulių vamzdžiai. Jų elektromagnetinio nukreipimo sistemose. CRT buvo naudojami daugiau nei 50 metų iš eilės įvairių įrenginių, pradedant nuo paprasčiausio osciloskopo iki televizorių skirtingos formos ir dydžiai. Įdomu, kad kalbant apie spalvų atkūrimą ir darbą su grafika, kai kurie vis dar naudoja CRT monitorius.
• Elektros mašinos – generatoriai ir varikliai. Nors čia greičiausiai veiks Ampero jėga. Tačiau šie kiekiai gali būti laikomi gretimais. Tačiau tai sudėtingi įrenginiai, kurių veikimo metu pastebima daugelio fizikinių reiškinių įtaka.
• Įkrautų dalelių greitintuvuose, siekiant nustatyti jų orbitas ir kryptis.

Išvada

Apibendrinkime ir apibūdinkime keturis pagrindinius šio straipsnio punktus paprasta kalba:

1. Lorenco jėga veikia įkrautas daleles, kurios juda magnetiniame lauke. Tai išplaukia iš pagrindinės formulės.
2. Jis yra tiesiogiai proporcingas įkrautos dalelės greičiui ir magnetinei indukcijai.
3. Neturi įtakos dalelių greičiui.
4. Įtakoja dalelės kryptį.

Jos vaidmuo „elektros“ srityse yra gana didelis. Specialistas neturėtų pamiršti pagrindinės teorinės informacijos apie pagrindinius fizikinius dėsnius. Šios žinios bus naudingos ir tiems, kurie užsiima mokslinis darbas, dizainas ir tik bendram tobulėjimui.

Dabar jūs žinote, kas yra Lorenco jėga, kokia ji yra ir kaip ji veikia įkrautas daleles. Jei turite klausimų, užduokite juos komentaruose po straipsniu!

Medžiagos

ŠVIETIMO IR MOKSLO MINISTERIJA

RUSIJOS FEDERACIJA

FEDERALINĖS VALSTYBĖS BIUDŽETO AUKŠTOJO PROFESINIO MOKYMO INSTITUCIJA

"KURGANO VALSTYBINIS UNIVERSITETAS"

SANTRAUKA

Dalyko „Fizika“ tema: „Lorenco jėgos taikymas“

Baigė: T-10915 grupės mokinys Logunova M.V.

Mokytojas Vorontsovas B.S.

Kurganas 2016 m

3 įvadas

1. Lorenco jėgos panaudojimas 4

1.1. Elektronų pluošto įtaisai 4

1.2 Masių spektrometrija 5

1,3 MHD generatorius 7

1.4 Cyclotron 8

10 išvada

Literatūra 11

Įvadas

Lorenco jėga- jėga, kuria elektromagnetinis laukas, pagal klasikinę (nekvantinę) elektrodinamiką, veikia taškinio krūvio dalelę. Kartais Lorenco jėga vadinama jėga, veikiančia judantį objektą greičiu υ mokestis q tik iš magnetinio lauko pusės, dažnai visa jėga - iš elektromagnetinio lauko apskritai, kitaip tariant, iš elektros pusės E imagnetinis B laukai.

Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) jis išreiškiamas taip:

F L = qυ B sinα

Jis pavadintas olandų fiziko Hendriko Lorentzo vardu, kuris 1892 m. išvedė šios jėgos išraišką. Prieš trejus metus prieš Lorenzą teisingą posakį rado O. Heaviside.

Makroskopinis Lorenco jėgos pasireiškimas yra Ampero jėga.

Naudojant Lorenco jėgą

Magnetinio lauko poveikis judančioms įkrautoms dalelėms yra labai plačiai naudojamas technikoje.

Pagrindinis Lorenco jėgos pritaikymas (tiksliau, ypatingas atvejis – Ampero jėga) yra elektros mašinos (elektros varikliai ir generatoriai). Lorenco jėga plačiai naudojama elektroniniuose prietaisuose, siekiant paveikti įkrautas daleles (elektronus ir kartais jonus), pavyzdžiui, televizijoje. katodinių spindulių vamzdžiai, V masių spektrometrija Ir MHD generatoriai.

Taip pat šiuo metu sukurtose eksperimentinėse instaliacijose, skirtose kontroliuojamai termobranduolinei reakcijai vykdyti, magnetinio lauko veikimas plazmoje yra susukamas į laidą, kuris neliečia darbo kameros sienelių. Įkrautų dalelių žiedinis judėjimas vienodame magnetiniame lauke ir tokio judėjimo periodo nepriklausomybė nuo dalelių greičio naudojami cikliniuose įkrautų dalelių greitintuvuose - ciklotronai.

1. Elektronų pluošto įtaisai

Elektronų pluošto įtaisai (EBD) – tai vakuuminių elektroninių prietaisų klasė, kurioje naudojamas elektronų srautas, sutelktas į vieną pluoštą arba pluoštų pluoštą, valdomas tiek intensyvumu (srove), tiek padėtimi erdvėje ir sąveikauja su stacionarus įrenginio erdvinis taikinys (ekranas). Pagrindinė ELP taikymo sritis yra optinės informacijos pavertimas elektriniais signalais ir atvirkštinis elektrinio signalo pavertimas optiniu signalu – pavyzdžiui, į matomą televizijos vaizdą.

Į katodinių spindulių prietaisų klasę neįeina rentgeno lempos, fotoelementai, fotodaugintuvai, dujų išlydžio įtaisai (dekatronai) ir priimantys bei stiprinantys elektronų vamzdžiai (pluošto tetrodai, elektriniai vakuuminiai indikatoriai, lempos su antrine emisija ir kt.) srovių pluošto forma.

Elektronų pluošto įtaisas susideda iš mažiausiai trijų pagrindinių dalių:

Elektroninis prožektorius (pistoletas) formuoja elektronų pluoštą (arba spindulių pluoštą, pavyzdžiui, tris pluoštus spalvotame vaizdo vamzdyje) ir valdo jo intensyvumą (srovę);

Nukreipimo sistema valdo spindulio erdvinę padėtį (jo nukrypimą nuo prožektoriaus ašies);

Priimančiojo ELP taikinys (ekranas) paverčia pluošto energiją į matomo vaizdo šviesos srautą; perduodančio arba kaupiančio ELP taikinys kaupia erdvinio potencialo reljefą, nuskaitomą skenuojančiu elektronų pluoštu

Bendrieji prietaiso veikimo principai.

CRT cilindre sukuriamas gilus vakuumas. Norint sukurti elektronų pluoštą, naudojamas prietaisas, vadinamas elektronų pistoletu. Kaitinamojo siūlelio įkaitintas katodas skleidžia elektronus. Keisdami valdymo elektrodo (moduliatoriaus) įtampą, galite pakeisti elektronų pluošto intensyvumą ir atitinkamai vaizdo ryškumą. Palikę ginklą, elektronai greitinami anodu. Tada sija praeina per nukreipimo sistemą, kuri gali pakeisti spindulio kryptį. Televizijos CRT naudoja magnetinio nukreipimo sistemą, nes ji užtikrina didelius nukreipimo kampus. Oscilografiniuose CRT naudojama elektrostatinė nukreipimo sistema, nes ji užtikrina didesnį našumą. Elektronų pluoštas patenka į ekraną, padengtą fosforu. Elektronų bombarduojamas fosforas švyti, o greitai judanti kintamo ryškumo dėmė sukuria vaizdą ekrane.

Masių spektrometrija(masių spektroskopija, masių spektrografija, masių spektrinė analizė, masių spektrometrinė analizė) – medžiagos tyrimo metodas, pagrįstas jonų, susidarančių jonizuojant dominančius mėginio komponentus, santykiu. Vienas iš galingiausių kokybinio medžiagų identifikavimo būdų, leidžiantis nustatyti ir kiekybinį. Galima sakyti, kad masės spektrometrija yra mėginio molekulių „svėrimas“.

Paprasčiausio masės spektrografo schema parodyta 2 pav.

1 kameroje, iš kurios išpumpuotas oras, yra jonų šaltinis 3. Kameroje yra tolygus magnetinis laukas, kurio kiekviename taške indukcija B⃗B→ yra statmena brėžinio plokštumai ir nukreipta į mus (1 paveiksle šis laukas pažymėtas apskritimais). Tarp elektrodų A ir B veikia greitinanti įtampa, kurios įtakoje iš šaltinio skleidžiami jonai įsibėgėja ir tam tikru greičiu patenka į magnetinį lauką statmenai indukcijos linijoms. Judėdami magnetiniame lauke apskritimo lanku, jonai patenka ant 2 fotografinės plokštės, kuri leidžia nustatyti šio lanko spindulį R. Žinant magnetinio lauko indukciją B ir jonų greitį υ, pagal formulę

(1)

galima nustatyti specifinį jonų krūvį. O jei žinomas jono krūvis, galima apskaičiuoti jo masę.

Masių spektrometrijos istorija prasidėjo nuo XX amžiaus pradžios J. J. Thomsono eksperimentų. Metodo pavadinime esanti pabaiga „-metrija“ atsirado po plačiai paplitusio perėjimo nuo įkrautų dalelių aptikimo naudojant fotografines plokšteles prie elektrinių jonų srovių matavimų.

Masių spektrometrija ypač plačiai naudojama organinių medžiagų analizei, nes ji leidžia patikimai identifikuoti ir palyginti paprastas, ir sudėtingas molekules. Vienintelis bendras reikalavimas – kad molekulė būtų jonizuojama. Tačiau iki šiol jis buvo išrastas

Yra tiek daug būdų, kaip jonizuoti mėginio komponentus, kad masės spektrometrija gali būti laikoma beveik viską apimančiu metodu.

3 MHD generatorius

MHD generatoriaus, kaip ir įprasto mašininio generatoriaus, veikimo principas yra pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu, tai yra srovės atsiradimu laidininke, kertančiame magnetinio lauko linijas. Skirtingai nuo mašinų generatorių, MHD generatoriaus laidininkas yra pats darbinis skystis.

Darbinis skystis juda per magnetinį lauką, o veikiant magnetiniam laukui atsiranda priešingos krypties priešingų ženklų krūvininkų srautai.

Lorenco jėga veikia įkrautą dalelę.

Šios terpės gali būti MHD generatoriaus darbinis skystis:

Pirmieji MHD generatoriai naudojo elektrai laidžius skysčius (elektrolitus) kaip darbinį skystį. Šiuo metu naudojama plazma, kurioje krūvininkai daugiausia yra laisvieji elektronai ir teigiami jonai. Veikiami magnetinio lauko, krūvininkai nukrypsta nuo trajektorijos, kuria dujos judėtų, jei lauko nebūtų. Tokiu atveju stipriame magnetiniame lauke gali atsirasti Holo laukas (žr. Holo efektą) – elektrinis laukas, susidarantis dėl įkrautų dalelių susidūrimų ir poslinkių magnetiniam laukui statmenoje plokštumoje.

4 Ciklotronas

Ciklotronas – tai nereliatyvistinių sunkiųjų dalelių (protonų, jonų) rezonansinis ciklinis greitintuvas, kuriame dalelės juda pastoviame ir vienodame magnetiniame lauke, o joms pagreitinti naudojamas pastovaus dažnio aukšto dažnio elektrinis laukas.

Ciklotrono jungimo schema parodyta 3 pav. Sunkiai įkrautos dalelės (protonai, jonai) patenka į kamerą iš injektoriaus, esančio šalia kameros centro ir yra pagreitinamos kintamo fiksuoto dažnio lauko, taikomo greitinamiesiems elektrodams (jų yra du ir jie vadinami dees). Dalelės, kurių krūvis Ze ir masė m, juda pastoviame B intensyvumo magnetiniame lauke, nukreiptame statmenai dalelių judėjimo plokštumai, išsivyniojančia spirale. Dalelės, kurios greitis v, trajektorijos spindulys R nustatomas pagal formulę

kur γ = -1/2 yra reliatyvistinis koeficientas.

(2)

Paskutiniame spiralės posūkyje – nukreipimas elektrinis laukas, ištraukdami spindulį. Dėl magnetinio lauko pastovumo ir greitėjančio lauko dažnio galimas nuolatinis pagreitis. Kai kurios dalelės juda išoriniais spiralės posūkiais, kitos yra kelio viduryje, o kitos tik pradeda judėti.

Ciklotrono trūkumas yra iš esmės nereliatyvistinių dalelių energijų ribojimas, nes net ir nelabai didelės reliatyvistinės pataisos (γ nuokrypiai nuo vieneto) sutrikdo pagreičio sinchronizmą skirtinguose posūkiuose, o dalelės su žymiai padidinta energija nebespėja pagreičiui reikalingo elektrinio lauko fazėje patenka į tarpą tarp dees . Įprastuose ciklotronuose protonai gali būti pagreitinti iki 20-25 MeV.

Norint pagreitinti sunkiąsias daleles spiralės režimu iki dešimtis kartų didesnės energijos (iki 1000 MeV), ciklotrono modifikacija, vadinama izochroninis(reliatyvistinis) ciklotronas, taip pat fasotronas. Izochroniniuose ciklotronuose reliatyvistinį poveikį kompensuoja radialinis magnetinio lauko padidėjimas.

Išvada

Paslėptas tekstas

Išvada raštu (paprasčiausia visose pirmos dalies pastraipose – veikimo principai, apibrėžimai)

Naudotos literatūros sąrašas

Vikipedija [Elektroninis išteklius]: Lorentzo jėga. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Lorentz_Force

Vikipedija [Elektroninis išteklius]: Magnetohidrodinaminis generatorius. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Magnetohydrodynamic_generator

Wikipedia [elektroninis išteklius]: elektronų pluošto įrenginiai. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Electron-beam_devices

Vikipedija [Elektroninis išteklius]: Masių spektrometrija. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Masių spektrometrija

Branduolinė fizika internete [Elektroninis išteklius]: Cyclotron. URL: http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/accelerators/ciclotron.htm

Elektroninis fizikos vadovėlis [Elektroninis išteklius]: T. Lorenco jėgos taikymas //URL: http://www.physbook.ru/index.php/ T. Lorenco jėgos taikymai

Akademikas [Elektroninis išteklius]: Magnetohidrodinaminis generatorius //URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/MAGNETOHYDRODYNAMIC

Magnetinio lauko poveikis judančioms įkrautoms dalelėms yra labai plačiai naudojamas technikoje.

Pavyzdžiui, elektronų pluošto nukreipimas televizoriaus vaizdo vamzdeliuose atliekamas naudojant magnetinį lauką, kurį sukuria specialios ritės. Daugelis elektroninių prietaisų naudoja magnetinį lauką, kad sufokusuotų įkrautų dalelių pluoštus.

Šiuo metu sukurtuose eksperimentiniuose įrenginiuose, skirtuose kontroliuojamai termobranduolinei reakcijai atlikti, magnetinio lauko veikimas plazmoje naudojamas susukti į laidą, kuris neliečia darbo kameros sienelių. Įkrautų dalelių žiedinis judėjimas vienodame magnetiniame lauke ir tokio judėjimo periodo nepriklausomybė nuo dalelių greičio naudojami cikliniuose įkrautų dalelių greitintuvuose - ciklotronai.

Lorenco jėga taip pat naudojama įrenginiuose, vadinamuose masės spektrografai, kurie skirti atskirti įkrautas daleles pagal specifinius jų krūvius.

Paprasčiausio masės spektrografo schema parodyta 1 pav.

1 kameroje, iš kurios buvo išpumpuotas oras, yra jonų šaltinis 3. Kameroje yra tolygus magnetinis laukas, kurio kiekviename taške indukcija \(~\vec B\) yra statmena plokštumai. piešinį ir nukreiptas į mus (1 paveiksle šis laukas pažymėtas apskritimais) . Tarp elektrodų A ir B veikia greitinanti įtampa, kurios įtakoje iš šaltinio skleidžiami jonai pagreitėja ir tam tikru greičiu patenka į magnetinį lauką statmenai indukcijos linijoms. Judėdami magnetiniame lauke apskritimo lanku, jonai krenta ant fotografinės plokštės 2, kuri leidžia nustatyti spindulį Rši lanka. Žinant magnetinio lauko indukciją IN ir greitis υ jonų, pagal formulę

\(~\frac q m = \frac (v)(RB)\)

galima nustatyti specifinį jonų krūvį. O jei žinomas jono krūvis, galima apskaičiuoti jo masę.

Literatūra

Aksenovičius L. A. Fizika in vidurinė mokykla: teorija. Užduotys. Testai: Vadovėlis. pašalpa bendrojo lavinimo įstaigoms. aplinka, švietimas / L. A. Aksenovičius, N. N. Rakina, K. S. Farino; Red. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 328.