磁场中的电学仪器 (2)精选文档.ppt
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1、磁场中的电学仪器本讲稿第一页,共三十四页探究任务:探究任务:1;从受力分析的角度,分析物理过程。;从受力分析的角度,分析物理过程。2:从功能关系的角度,分析物理过程。:从功能关系的角度,分析物理过程。本讲稿第二页,共三十四页三、复合场中的物理模型及应用三、复合场中的物理模型及应用1 1、速度选择器、速度选择器本讲稿第三页,共三十四页2.质谱仪质谱仪本讲稿第四页,共三十四页3.3.磁流体发电机磁流体发电机本讲稿第五页,共三十四页4.4.回旋加速器回旋加速器本讲稿第六页,共三十四页1.在磁场中做圆周运动在磁场中做圆周运动,周期不变周期不变2.每一个周期加速两次每一个周期加速两次3.电场变化周期与在
2、磁场中运动的周期相同电场变化周期与在磁场中运动的周期相同4.电场一个周期中方向变化两次电场一个周期中方向变化两次5.最大半径与最大速度相对应最大半径与最大速度相对应6.电场加速过程中电场加速过程中,时间极短时间极短,可忽略可忽略本讲稿第七页,共三十四页加速器加速器问题问题1:用什么方法可以加速带电粒子:用什么方法可以加速带电粒子?利用加速电场可以加速带电粒子利用加速电场可以加速带电粒子+U+本讲稿第八页,共三十四页问题问题2:要使一个带正电粒子获得更大的:要使一个带正电粒子获得更大的 速度速度(能量能量)?采用多个电场采用多个电场,使带电粒子多级加速使带电粒子多级加速采用上图进行多级加速采用上
3、图进行多级加速,真的可行吗真的可行吗?有什么问题有什么问题?如何改进如何改进?本讲稿第九页,共三十四页改改进办进办法:采用静法:采用静电电屏蔽屏蔽可以用金属可以用金属圆圆筒代替原来的极板筒代替原来的极板这样这样,既可以,既可以在金属在金属圆圆筒的筒的间间隙隙处处形成加速形成加速电场电场,又使得,又使得圆圆筒筒内部的内部的场场强强为为零,从而消除了减速零,从而消除了减速电场电场的不利影的不利影响响加速加速匀速匀速本讲稿第十页,共三十四页进一步改进:进一步改进:为了简化装置,我们可用一个公用电为了简化装置,我们可用一个公用电源来提供各级的加速电压源来提供各级的加速电压如果我们要加速一带正电的粒子如
4、果我们要加速一带正电的粒子,若电源的极若电源的极性保持恒定(始终为性保持恒定(始终为A正正B负)负),你认为这个粒你认为这个粒子能够子能够“一路顺风一路顺风”,不断加速吗不断加速吗?本讲稿第十一页,共三十四页 为了实现带电粒子的多级加速,为了实现带电粒子的多级加速,应该采用应该采用交变电源交变电源,使粒子进入每,使粒子进入每一级都能继续加速。并且一级都能继续加速。并且电源极电源极性的变化还必须与粒子的运动配性的变化还必须与粒子的运动配合默契,步调一致合默契,步调一致,即要满足即要满足同同步条件步条件。本讲稿第十二页,共三十四页直线加速器直线加速器多级直线加速器应具备的条件:多级直线加速器应具备
5、的条件:筒间加速筒间加速筒内静电屏蔽筒内静电屏蔽利用电场加速电场加速电场加速电场加速带电粒子;通过多级加速多级加速多级加速多级加速获得高能粒子;将加速电场以外的区域静电屏蔽静电屏蔽静电屏蔽静电屏蔽;采用交变电源交变电源交变电源交变电源提供加速电压;电场交替变化与带电粒子运动应满足同步条件同步条件同步条件同步条件本讲稿第十三页,共三十四页斯斯坦坦福福大大学学的的加加速速器器 直线加速器占地太大,能不能让它小一点直线加速器占地太大,能不能让它小一点?本讲稿第十四页,共三十四页1932年年,美国物理学家劳仑斯发明了美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速回旋加速器器,从而使人类在获得具有较高能量的粒子从而使
6、人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步为此,劳仑斯荣获了诺方面迈进了一大步为此,劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖贝尔物理学奖三、回旋加速器三、回旋加速器本讲稿第十五页,共三十四页本讲稿第十六页,共三十四页1、结构、结构:两个两个两个两个D D形盒及两个大磁极形盒及两个大磁极形盒及两个大磁极形盒及两个大磁极 D D形盒间的窄缝形盒间的窄缝形盒间的窄缝形盒间的窄缝 高频交流电高频交流电高频交流电高频交流电三、回旋加速器三、回旋加速器本讲稿第十七页,共三十四页2、原理、原理交变电压:保证带电粒子每次经过交变电压:保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速。窄缝时都被加速。用磁场控制轨道、用电场进行加速用磁场
7、控制轨道、用电场进行加速本讲稿第十八页,共三十四页问题问题1:粒子被加速后,运动速率和运动半径粒子被加速后,运动速率和运动半径都会增加,它的运动都会增加,它的运动周期会增加吗周期会增加吗?本讲稿第十九页,共三十四页问题问题2:在回旋加速器中,如果两个在回旋加速器中,如果两个D型盒不是型盒不是分别接在分别接在高频交流电源高频交流电源的两极上,而是接在的两极上,而是接在直直流流的两极上,那么带电粒子能否被加速?请的两极上,那么带电粒子能否被加速?请在图中画出粒子的运动轨迹。在图中画出粒子的运动轨迹。?本讲稿第二十页,共三十四页 问题问题3:要使粒子每次经过电场都被加速,要使粒子每次经过电场都被加速
8、,应在电极上加一个应在电极上加一个 电压。电压。交变交变交变电压的周期交变电压的周期TE=粒子在磁场中运动的周期粒子在磁场中运动的周期TB根据下图,说一说为使带电粒子不断得到根据下图,说一说为使带电粒子不断得到加速,提供的电压应符合怎样的要求?加速,提供的电压应符合怎样的要求?本讲稿第二十一页,共三十四页本讲稿第二十二页,共三十四页 问题问题4:回旋加速器加速的带电粒子的最回旋加速器加速的带电粒子的最终能量由哪些因素决定终能量由哪些因素决定?观点观点1:认为:认为电场是用来加速的电场是用来加速的,磁场是用来回旋的磁场是用来回旋的,最终的能量应与磁场无关。应与电场有关,加速最终的能量应与磁场无关
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- 磁场中的电学仪器 2精选文档 磁场 中的 电学 仪器 精选 文档
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