22.Магнитное поле движущегося заряда.

При смещении заряда напряженность электрического поля будет изменяться по величине и по направлению. Изменяющееся в рассматриваемой точке электрическое поле и создает в этой точке магнитное поле. Свяжем между собой характеристики электрического и магнитного полей. Для этого воспользуемся законом Био-Савара. Элемент тока I*Δl в произвольной точке A создает магнитное поле, индукции которого равна где R − расстояние от элемента тока до точки A, α − угол между направлением элемента тока и направлением на точку A. Направлен вектор индукции перпендикулярно элементу тока и отрезку, соединяющему его с точкой A. Характеристику элемента тока I*Δl можно представить в виде I*Δl=q*v

23.Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

Сила Лоренца- сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу.

где q - заряд частицы;

V - скорость заряда;

B - индукции магнитного поля;

a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки. Так как сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости заряда, то она не совершает работы (т.е. не изменяет величину скорости заряда и его кинетическую энергию).

24.Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Если частица влетает в область однородного магнитного поля, причем вектор скорость направлен перпендикулярно вектору индукции,то она движется по окружность радиусом R=m*v/|q|*B, поскольку сила Лоренца играет в этом случае роль центростремительной силы. По величине R(т.е. по искривлению траектории) определяют в масс-спектрометрах удельный заряд частицы q/m.

При v<<c период обращения частицы будет равен T=2*п*m\|q|*B.Если угол равен нулю, то частица движется по винтовой линии. В кинескопах телевизоров электроны на пути к экрану отклоняет сила Лоренца, поскольку управление электронным пучком осуществляется с помощью магнитный катушек.

25.Ускорители заряженных частиц. Циклотрон.

Ускори́тель заря́женных части́ц — класс устройств для получения заряженных частиц (элементарных частиц, ионов) высоких энергий. Современные ускорители, подчас, являются огромными дорогостоящими комплексами, которые не может позволить себе даже крупное государство. В основе работы ускорителя заложено взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Электрическое поле способно напрямую совершать работу над частицей, то есть увеличивать её энергию. Магнитное же поле, создавая силу Лоренца, только отклоняет частицу, не изменяя её энергии, и задаёт орбиту, по которой движутся частицы. Конструктивно ускорители можно принципиально разделить на две большие группы. Это линейные ускорители, где пучок частиц однократно проходит ускоряющие промежутки, и циклические ускорители, в которых пучки движутся по замкнутым кривым.

Циклотрон — резонансный циклический ускоритель нерелятивистских тяжёлых заряженных частиц (протонов, ионов), в котором частицы двигаются в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты. В циклотроне тяжёлые ускоряемые частицы инжектируются в камеру вблизи её центра. После этого они движутся внутри полости двух чуть раздвинутых полуцилиндров (дуантов), помещенных в вакуумную камеру между полюсами сильного электромагнита. Однородное магнитное поле этого электромагнита искривляет траекторию частиц. Ускорение движущихся частиц происходит в тот момент, когда они оказываются в зазоре между дуантами. В этом месте на них действует электрическое поле, создаваемое электрическим генератором высокой частоты, которая совпадает с частотой обращения частиц внутри циклотрона (циклотронной частотой).