Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ћагнитное поле движущегос€ зар€да. —ила Ћоренца




»з лекции:

‘изический опыт показывает что на проводник с током расположен-м в магнитном поле действует сила. “.к ток-это движущиес€ зар€ды, то с макроскопической точки зрени€ сила действующа€ на весь ток может рассматриватьс€ как результирующа€ сила всех, действующих на отдельные движущиес€ зар€ды.

—ила действующа€ на некоторый объем проводника определ€етс€ по формуле

-cила јмпера

 

 

n =N/V -концентраци€ носителей зар€дов

ndV-число зар€дов в объеме dV

- (1)cила действующа€ на отдельные на отдельные движущиес€ зар€ды

Ќа зар€д q движ-с€ в магн поле с индукцией ¬ действует сила (1). ƒанна€ сила не совершает работы над зар€дом, а лишь измен€ет направление.

 роме магнитного пол€ на зар€д действует эл.поле.¬ этом случае сила определ€етс€ по формуле - cила Ћоренца. ќна совершает работу по перемещению зар€да q, измен€€ его направление.

ƒополнительно:

—ила јмпера, действующа€ на отрезок проводника длиной Δl с силой тока I, наход€щийс€ в магнитном поле B,

F = IBΔl sin α

может быть выражена через силы, действующие на отдельные носители зар€да.

ѕусть концентраци€ носителей свободного зар€да в проводнике есть n, а q Ц зар€д носител€. “огда произведение n q υ S, где υ Ц модуль скорости упор€доченного движени€ носителей по проводнику, а S Ц площадь поперечного сечени€ проводника, равно току, текущему по проводнику:

I = q n υ S.

¬ыражение дл€ силы јмпера можно записать в виде:

F = q n S Δl υB sin α.

“ак как полное число N носителей свободного зар€да в проводнике длиной Δl и сечением S равно n S Δl, то сила, действующа€ на одну зар€женную частицу, равна

FЋ = q υ B sin α.

Ёту силу называют силой Ћоренца. ”гол α в этом выражении равен углу между скоростью и вектором магнитной индукции Ќаправление силы Ћоренца, действующей на положительно зар€женную частицу, так же, как и направление силы јмпера, может быть найдено по правилу левой руки или по правилу буравчика. ¬заимное расположение векторов , и дл€ положительно зар€женной частицы показано на рис. 1.18.1.

–исунок 1.18.1. ¬заимное расположение векторов , и ћодуль силы Ћоренца численно равен площади параллелограмма, построенного на векторах и помноженной на зар€д q

—ила Ћоренца направлена перпендикул€рно векторам и

ѕри движении зар€женной частицы в магнитном поле сила Ћоренца работы не совершает. ѕоэтому модуль вектора скорости при движении частицы не измен€етс€.

≈сли зар€женна€ частица движетс€ в однородном магнитном поле под действием силы Ћоренца, а ее скорость лежит в плоскости, перпендикул€рной вектору то частица будет двигатьс€ по окружности радиуса

—ила Ћоренца в этом случае играет роль центростремительной силы (рис. 1.18.2).

–исунок 1.18.2.  руговое движение зар€женной частицы в однородном магнитном поле

ѕериод обращени€ частицы в однородном магнитном поле равен

Ёто выражение показывает, что дл€ зар€женных частиц заданной массы m период обращени€ не зависит от скорости υ и радиуса траектории R.

”глова€ скорость движени€ зар€женной частицы по круговой траектории

называетс€ циклотронной частотой. ÷иклотронна€ частота не зависит от скорости (следовательно, и от кинетической энергии) частицы. Ёто обсто€тельство используетс€ в циклотронах Ц ускорител€х т€желых частиц (протонов, ионов). ѕринципиальна€ схема циклотрона приведена на рис. 1.18.3.

–исунок 1.18.3. ƒвижение зар€женных частиц в вакуумной камере циклотрона

ћежду полюсами сильного электромагнита помещаетс€ вакуумна€ камера, в которой наход€тс€ два электрода в виде полых металлических полуцилиндров (дуантов).   дуантам приложено переменное электрическое напр€жение, частота которого равна циклотронной частоте. «ар€женные частицы инжектируютс€ в центре вакуумной камеры. „астицы ускор€ютс€ электрическим полем в промежутке между дуантами. ¬нутри дуантов частицы движутс€ под действием силы Ћоренца по полуокружност€м, радиус которых растет по мере увеличени€ энергии частиц.  аждый раз, когда частица пролетает через зазор между дуантами, она ускор€етс€ электрическим полем. “аким образом, в циклотроне, как и во всех других ускорител€х, зар€женна€ частица ускор€етс€ электрическим полем, а удерживаетс€ на траектории магнитным полем. ÷иклотроны позвол€ют ускор€ть протоны до энергии пор€дка 20 ћэ¬.

ќднородные магнитные пол€ используютс€ во многих приборах и, в частности, в масс-спектрометрах Ц устройствах, с помощью которых можно измер€ть массы зар€женных частиц Ц ионов или €дер различных атомов. ћасс-спектрометры используютс€ дл€ разделени€ изотопов, то есть €дер атомов с одинаковым зар€дом, но разными массами (например, 20Ne и 22Ne). ѕростейший масс-спектрометр показан на рис. 1.18.4. »оны, вылетающие из источника S, проход€т через несколько небольших отверстий, формирующих узкий пучок. «атем они попадают в селектор скоростей, в котором частицы движутс€ в скрещенных однородных электрическом и магнитном пол€х. Ёлектрическое поле создаетс€ между пластинами плоского конденсатора, магнитное поле Ц в зазоре между полюсами электромагнита. Ќачальна€ скорость зар€женных частиц направлена перпендикул€рно векторам и

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-07; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 707 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—вобода ничего не стоит, если она не включает в себ€ свободу ошибатьс€. © ћахатма √анди
==> читать все изречени€...

542 - | 483 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.011 с.