Determinarea taxei specifice a particulelor
Determinarea taxei specifice a particulelor
Obiectiv: Pentru a studia mișcarea unei particule încărcate în câmp electric și magnetic; determinarea taxa specifică a particulelor.
Pe o particulă încărcată într-un mod simultan câmpuri magnetice și electrice, forța exercitată de câmpul electric și forța Lorentz, care depinde de inducție magnetică câmp B și încărcătura vitezei particulelor, în cazul în care unghiul # 945; - unghiul dintre direcția de mișcare a particulelor și a vectorului câmp magnetic. Prima dintre aceste forțe sunt îndreptate (în cazul semn sarcină pozitivă) de-a lungul liniei electrice de forță și direcția definită de a doua regulă din partea stângă.
Luați în considerare mișcarea unei particule încărcate în cazul câmpurilor electrice și magnetice perpendiculare între ele (fig. 1). Câmpul electric creat de un vid condensator încărcat și magnetic - nu este arătat în figură bobina. Să presupunem că câmpul magnetic este direcționat către noi, iar câmpul electric - dreapta. O particulă încărcată pozitiv începe să se miște de-a lungul liniei centrale a condensatorului. În acest caz, forțele FE și FB să acționeze în direcții opuse, primul drept, a doua la stânga. În cazul în care aceste forțe sunt egale în mărime, forța rezultantă care acționează asupra particulei este zero, iar particula se deplasează uniform, zbura prin condensator și va zbura din ea.
Asimilarea forțele și ținând cont de faptul că unghiul # 945; = 0, obținem. În cazul în care viteza particulei este mai mică decât această valoare, forța „electric“ mai mult „magnetice“, iar particula este deviat pe placa dreapta. În cazul în care, apoi, pe de altă parte, particula este deviat pe placa din stânga și, de asemenea, zbura prin condensator. Un astfel de dispozitiv poate servi ca un selector de viteze, adică, acesta poate fi selectat dintr-un fascicul de particule numai cele care au o rată predeterminată, iar aceste particule pot avea mase diferite și taxe. În cazul în care sarcina particulelor este negativ, atunci cele două forțe schimbă direcția sa, dar condiția trecerii particulelor prin condensator rămâne aceeași.
Considerăm acum mișcarea unei particule într-un câmp magnetic uniform transversal. Dacă particula intră câmpul magnetic este perpendicular pe liniile de forță, atunci este supusă forței Lorentz, ca unghiul dintre viteza și direcția câmpului de inducție în acest caz este de 90 de grade. Această forță este perpendiculară pe viteza particulelor și, prin urmare, nu face nici o lucrare și nu se schimbă energia cinetică a particulei. Din acest motiv, magnitudinea vitezei particulelor în câmpul magnetic este constant. Deoarece direcția de deplasare a particulei este schimbat, particula are încă o accelerație care este centripetă, în care se deplasează de-a lungul unui cerc de particule al cărui plan este perpendicular pe o linie de câmp magnetic. legea a 2-Newton poate fi scris ca:
unde R - raza cercului. Rezultă că raza, adică este proporțională cu viteza particulelor. Timpul de o spiră a particulei este egală cu circumferențială, adică este independent de viteza particulelor. Această proprietate este utilizată în acceleratorul de particule încărcate, numit ciclotron.
De la formula (1) se poate obține o expresie pentru taxa specifică a particulei, adică pentru a încărca raportul particulei la masa:
Din formula (2), care pentru determinarea acestei valori trebuie măsurată a vitezei particulelor și raza cercului în lungul căreia se mișcă într-un câmp magnetic, și să cunoască amploarea inducției câmpului magnetic.