Ответ: 16.5. Постановка задачи. Между дуантами циклотрона приложено напряжение 40 кВ. Индукция магнитного поля, заставляющего двигаться частицы двигаться по окружности равна 0,8 Тл. Определить разность радиусов траекторий протона после 4-го и 9-го прохождения щели. Построить траекторию движения заряда.
Дано:
Решение:
Рис 16.1. Устройство циклотрона (Постановочный рисунок.)
Найти:
Энергия, которую получает протон от электрического поля
где n - количество прохождений щели. Приравняем к кинетической энергии:
Выведем скорость:
Приравняем силу Лоренца к центробежной силе, для нахождения радиуса:
Отсюда
Подставим скорость в уравнение:
Все величины известны, так что вычислим разность радиусов на 9-ом и 4-ом пролёте:
Проведем расчет:
Графическая часть.Построим траекторию движения циклотрона, для этого необходимо перейти в полярные координаты. Преобразуем количество оборотов n в радианы, поскольку мы знаем каков радиус R при прохождения n-ого оборота, можем выразить зависимость , как . где .. Н ачертим траекторию движения в Mathcad.
Рис. 16.2 Траектория движения по спирали (R, м) протона в циклотроне
Ответ: