3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动.ppt

6 带电粒子在匀强磁场中的运动,一.带电粒子在匀强磁场中的运动,当带电粒子q以速度v垂直进入匀强磁场中，它将做什么运动?,带电粒子将在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动。,通过威尔逊云室显示的正负电子在匀强磁场中的运动径迹,通过格雷塞尔气泡室显示的带电粒子在匀强磁场中的运动径迹,速度大小不变，而方向随时间变化。,3 周期特征：,周期T与运动速度及运动半径无关。,例题 一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子进入磁场时的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。,怎样才能得到能量很高的粒子呢?,（1）静电力做功：Ek=qu,困难：技术上不能产 生过高电压,（2）多级加速器,困难：加速设备长,回旋加速器：,用磁场控制轨迹，用电场进行加速,加速电压为：,解决上述困难的一个途径是把加速电场“卷起来”,交变电压,金属D形盒有什么作用？为什么不用陶瓷盒？,思考：,思考与讨论,说明：D形盒和盒间电场都应该在真空中,局限性：,（1）D形盒半径不能无限增大,（2）受相对论效应制约，质量随速度而增大，周期T变化。,被加速粒子的最大速度决定于什么？,1931年，加利福尼亚大学的劳 伦斯提出了一个卓越的思想，通 过磁场的作用迫使带电粒子沿着 磁极之间做螺旋线运动,把长长 的电极像卷尺那样卷起来，发明 了回旋加速器，第一台直径为27cm的回旋 回速器投入运行，它能将质子 加速到1Mev。1939年劳伦斯获诺贝尔 物理奖。,已知回旋加速器中D形盒内匀强磁场的磁感应强度大小为B，D形盒的半径为r.今将质量为m、电量为q的质子从间隙中心处由静止释放，求粒子在加速器内加速后所能达到的最大动能表达式.,假设已知磁感应强度B=1T，D形盒的半径为r=60 cm.质子质量为m1.661027kg、电量为q=1.61019C，则粒子在加速器内加速后所能达到的最大动能值为多少Mev?,如果尽量增强回旋加速器的磁场或加大D形盒半径，我们是不是就可以使带电粒子获得任意高的能量吗？,思考：,