Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
1
FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Ruch ładunku w polu magnetycznym i elektrycznym
3
Ładunek w polu elektrycznym
4
Ładunek w polu elektrycznym
E = (0, 0, E) Warunki początkowe: r = v =
5
Ładunek w polu elektrycznym
v0 q > 0 Początkowo ruch jednostajnie opóźniony do chwili t: Potem ruch jednostajnie przyspieszony w kierunku zgodnym z wektorem E.
6
Elektron =
8
Ładunek w polu magnetycznym
9
Ładunek w polu magnetycznym
10
Ładunek w polu magnetycznym
Równania ruchu: Częstość cyklotronowa
11
Ładunek w polu magnetycznym
Warunki początkowe:
12
Ładunek w polu magnetycznym
Z pierwszego z równań : Obliczamy pochodną: Wstawiamy do drugiego z równań:
13
Ładunek w polu magnetycznym
stała Rozwiązanie równania: Równanie oscylatora harmonicznego: Rozwiązanie równania:
14
Ładunek w polu magnetycznym
Prędkość wzdłuż osi X: Rozwiązanie równań ruchu cząstki naładowanej w polu magnetycznym:
15
Ładunek w polu magnetycznym
Stałe wyznaczamy z warunków początkowych:
16
Ładunek w polu magnetycznym
17
Równania ruchu ładunku w polu magnetycznym
18
Równanie toru ładunku w polu magnetycznym
Okrąg o promieniu r Składowa poprzeczna pędu:
19
Ładunek w polu magnetycznym
Łatwiejszy opis: Ruch cząstki można opisać jako złożenie dwóch niezależnych ruchów: wzdłuż osi Z z prędkością i w płaszczyźnie XY z prędkością .
20
Ładunek w polu magnetycznym
Ruch wzdłuż osi Z: Kierunek siły Lorentza jest prostopadły do wektora , a więc składowa siły w kierunku osi Z wynosi zero. Ruch wzdłuż osi Z jest ruchem jednostajnym z prędkością .
21
Ładunek w polu magnetycznym
Ruch w płaszczyźnie XY: Wartość siły Lorenza: Siła skierowana jest prostopadle do wektora prędkości Siła Lorenza to siła dośrodkowa
22
Ładunek w polu magnetycznym
Okres ruchu: Częstość kołowa: Częstość cyklotronowa niezależna od prędkości
23
Ładunek w polu magnetycznym
W kierunku osi Z tor jest linią prostą, zaś w płaszczyźnie XY okręgiem Wypadkowy tor - linia śrubowa zwaną też helisą. Skok helisy:
24
Ładunek w polu magnetycznym
25
Podsumowanie W polu elektrycznym i magnetycznym działa siła Lorentza:
Pole elektryczne nadaje cząstce przyspieszenie: o kierunku wektora E Energia kinetyczna nadana cząstce przez różnicę potencjałów U:
26
Podsumowanie Kiedy ładunek porusza się w kierunku nierównoległym do kierunku wektora indukcji magnetycznej wówczas jego tor jest linią śrubową (helisą) której oś skierowana jest równolegle do kierunku wektora indukcji, a promień r wynosi: Ruch cząstki w płaszczyźnie prostopadłej do wektora indukcji jest ruchem okresowym z częstością cyklotronową niezależną od prędkości: Parametry charakteryzujące ruch okresowy:
29
Zorza polarna
30
Spektrometr Spektrometr - urządzenie do analizy spektrum (widma) a więc rozkładu jakiejś wielkości. W przypadku cząstek naładowanych emitowanych np. w przemianach jądrowych chodzi na ogół o wyznaczenie rozkładu energii lub pędu cząstek, a niekiedy o określenie ich mas.
31
Spektrometr mas
32
Spektrometr
33
Spektrometr magnetyczny SPEG we francuskim laboratorium GANIL
34
Detektory śladowe w polu magnetycznym
Ślady cząstek zarejestrowane w eksperymencie NA35 w CERN
35
Akcelerator Akcelerator - urządzenie do przyspieszania cząstek i jąder atomowych do bardzo wielkich energii. Akceleratory liniowe: Ek = qU Cyklotrony – akceleratory kołowe
36
Cyklotron Cyklotron przyspieszający "ciężkie jony" czyli zjonizowane atomy ciężkich pierwiastków Masa nukleonu
37
Cyklotron Pole elektryczne przyspiesza jony Magnesy zakrzywiające tor
Uproszczony schemat cyklotronu w Laboratorium GANIL we Francji
38
Synchrotron Relativistic Heavy Ion Collider
Jeśli zsynchronizowana zostanie częstość obiegu cząstek w pierścieniu akceleracyjnym z częstością zmiany pól: elektrycznego i magnetycznego, to proces akceleracji może odbywać się bez zmiany promienia okręgu po którym krążą cząstki.
39
RHIC od środka Rozpędzone do energii 100GeV na nukleon jony złota krążą w dwóch oddzielnych pierścieniach.
Podobne prezentacje
