FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Ruch ładunku w polu magnetycznym i elektrycznym

1. FIZYKA dla studentów POLIGRAFIIRuch ładunku w polu magnetycznym i elektrycznym

3. Ładunek w polu elektrycznym

4. r = E = (0, 0, E) v = Ładunek w polu elektrycznym Warunki początkowe:

5. E v0 q > 0 Potem ruch jednostajnie przyspieszony w kierunku zgodnym z wektorem E. Ładunek w polu elektrycznym Początkowo ruch jednostajnie opóźniony do chwili t:

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. Z pierwszego z równań : Obliczamy pochodną: Wstawiamy do drugiego z równań: Ładunek w polu magnetycznym

13. stała Równanie oscylatora harmonicznego: Rozwiązanie równania: Rozwiązanie równania: Ładunek w polu magnetycznym 

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. Okrąg o promieniu r Równanie toru ładunku w polu magnetycznym Składowa poprzeczna pędu:

19. Ruch cząstki można opisać jako złożenie dwóch niezależnych ruchów: wzdłuż osi Z z prędkością     i w płaszczyźnie XY z prędkością    . Ładunek w polu magnetycznym Łatwiejszy opis:

20. 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  . Ładunek w polu magnetycznym Ruch wzdłuż osi Z:

21. Wartość siły Lorenza: Ładunek w polu magnetycznym Ruch w płaszczyźnie XY: 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. o kierunku wektora E Podsumowanie W polu elektrycznym i magnetycznym działa siła Lorentza: Pole elektryczne nadaje cząstce przyspieszenie: 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. Masa nukleonu Cyklotron Cyklotron przyspieszający "ciężkie jony" czyli zjonizowane atomy ciężkich pierwiastków

37. Pole elektryczne przyspiesza jony Magnesy zakrzywiające tor Cyklotron 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. Rozpędzone do energii 100GeV na nukleon jony złota krążą w dwóch oddzielnych pierścieniach. RHIC od środka