回旋加速器考虑加速时间时,交变频率不是一定的,那实际上电压如何改变

发布时间: 2022-03-09 19:00:48 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 92

为什么加大回旋加速器的交变电压不能加大速度?回旋加速器的最大速度Vm带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场,洛仑兹力提供向心力qvB=...

回旋加速器考虑加速时间时,交变频率不是一定的,那实际上电压如何改变

为什么加大回旋加速器的交变电压不能加大速度?

回旋加速器的最大速度Vm
带电粒子垂直磁场方向进入匀强磁场,洛仑兹力提供向心力
qvB=mv^2/R
R=mv/qB
vm=qBR/m 与交变电压无关
达到最大速度时,粒子运动的半径等于回旋加速器的最大半径,根据向心力公式,qvB=mv²/r,可得v=qBr/m
由结果可知,最大速度和回旋加速器的交变电压无关,增大交变电压只是减小了加速时间,并不会增大理智的速度
望采纳

回旋加速器的电压周期为什么也是2πm/qb,不考虑加速时间吗?

  回旋加速器是由两个D形盒组成,D形盒中有匀强磁场,盒间有匀强电场,电场变化周期等于圆周运动周期T=贰πm/qB   带电粒子在电场力的作用下加速,然后进入磁场,受到洛仑兹力使其运动方向改变转过依吧0度(T/贰),再次进入电场,这时电场方向改变,使带电粒子再次加速,穿过电场后进入另一个磁场再次转过依吧0度(T/贰)回到电场,电场的方向又改变,对带电粒子继续加速 于是循环这个过程就达到对粒子加速的目的.   只有电场变化周期等于圆周运动周期才能使带电粒子总是处于加速状态   由qVB=mv^贰/r T=贰πr/v=贰πm/q

回旋加速器的有关计算

最大半径Rmax=mVmax/Bq

最大动能Ek=(1/2)m(Vmax)^2=(BqRmax)^2/2m

离子每旋转一周增加的能量为2qU 提高到Ek时旋转周数为N

N=Ek/2qU=q(BR)^2/4mU

在磁场运动时间为t磁=NT=PiB(Rmax)^2/2U

原则上可加速离子达到任意高的能量(实际上由于受到狭义相对论影响,实际只能加速到25-30MeV)。

由于受到高频技术的限制,不适用于加速轻离子如质子、氘核等进行原子核研究,结果未能得到发展应用。

扩展资料:

绕行半圈的时间为πm/qB,其中q是粒子电荷,m是粒子的质量,B是磁场的磁感应强度。如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率,则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上电压方向转变,粒子仍处于加速状态。

由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关,因此粒子每绕行半圈受到一次加速,绕行半径增大。经过很多次加速,粒子沿螺旋形轨道从D形盒边缘引出,能量可达几十兆电子伏特(MeV )。

带电粒子以某一速度垂直进入匀强磁场时,只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其中周期与速率和半径无关,使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后,平行于电场方向进入电场中加速。

参考资料来源:百度百科——回旋加速器

最大半径Rmax=mVmax/Bq
最大动能Ek=(1/2)m(Vmax)^2=(BqRmax)^2/2m
离子每旋转一周增加的能量为2qU 提高到Ek时旋转周数为N
N=Ek/2qU=q(BR)^2/4mU
在磁场运动时间为t磁=NT=PiB(Rmax)^2/2U
原则上可加速离子达到任意高的能量(实际上由于受到狭义相对论影响,实际只能加速到25-30MeV)。
由于受到高频技术的限制,不适用于加速轻离子如质子、氘核等进行原子核研究,结果未能得到发展应用。
扩展资料:
绕行半圈的时间为πm/qB,其中q是粒子电荷,m是粒子的质量,B是磁场的磁感应强度。如果D形盒上所加的交变电压的频率恰好等于粒子在磁场中作圆周运动的频率,则粒子绕行半圈后正赶上D形盒上电压方向转变,粒子仍处于加速状态。
由于上述粒子绕行半圈的时间与粒子的速度无关,因此粒子每绕行半圈受到一次加速,绕行半径增大。经过很多次加速,粒子沿螺旋形轨道从D形盒边缘引出,能量可达几十兆电子伏特(MeV )。
带电粒子以某一速度垂直进入匀强磁场时,只在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,其中周期与速率和半径无关,使带电粒子每次进入D形盒中都能运动相等时间(半个周期)后,平行于电场方向进入电场中加速。

字母介绍:周期T 频率f 电荷量q 磁场强度B 质量m 最大速度Vmax 电压U 电场宽度忽略 时间t
f=1/T
最大半径Rmax=mVmax/Bq
最大动能Ek=(1/2)m(Vmax)^2=(BqRmax)^2/2m
离子每旋转一周增加的能量为2qU 提高到Ek时旋转周数为N
N=Ek/2qU=q(BR)^2/4mU
在磁场运动时间为t磁=NT=PiB(Rmax)^2/2U
在电场中运动时间可忽略
(以下为拓展内容)
电场宽度d
若不忽略电场宽度
离子看作Vo=0的匀加速直线运动
Nd=(1/2)(Uq/dm)t电^2
t电=dBRmax/U
t总=t电+t磁=[BRmax(2d+PiRmax)]/2U
回旋加速器可以同时加速质量电量相同的正负离子么?
理论上是可以的,因为它们可以向两个方向运动,而且因为比荷相同,他们同时加速。又是空间结构的D型盒,不用担心碰撞。

最大半径Rmax=mVmax/Bq
最大动能Ek=(1/2)m(Vmax)^2=(BqRmax)^2/2m
离子每旋转一周增加的能量为2qU 提高到Ek时旋转周数为N
N=Ek/2qU=q(BR)^2/4mU
在磁场运动时间为t磁=NT=PiB(Rmax)^2/2U

回旋加速器加速电压一定 为什么加速的周期一定?

被加速带电粒子在磁场中受到的洛仑兹力即为做圆周运动的向心力,所以F=qvB=m(v平方)/R,所以R=mv/qB;又T=2派R/v,联立可得T=2派m/qB,可以看出周期T是一个只由质量m和粒子带电量q和磁场强度P决定的量与加速电压无关,所以严格来说楼主的问题本身就是错误的陈述。
唉,粒子在接近光速时,由于相对论效应,它的质量会增加,周期就会发生改变。这就是为什么回旋加速器所加速的粒子的能力有限的原因。如果不知道周期,那也无法确定加速电源的交变频率,频率不对就无法对粒子进行有效的加速。而同步加速器则就那种频率和周期同步改变的加速器,比粒子加速器有了进步,但仍有局限。直线加速器才是王道。
周期不一定 起不到加速效果

为什么回旋加速器中粒子射出的速度与交变电压的大小无关?

回旋加速器
磁场的作用:交变电场以某一速度垂直磁场方向进入匀强磁场后,在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动,其周期在q、m、B不变的情况下与速度和轨道半径无关,带电粒子每次进入D形盒都运动相等的时间(半个周期)后平行电场方向进入电场加速.
电场的作用:回旋加速器的的两个D形盒之间的夹缝区域存在周期性变化的并垂直于两个D形盒正对截面的匀强电场,带电粒子经过该区域时被加速.
交变电压的作用:为保证交变电场每次经过夹缝时都被加速,使之能量不断提高,须在在夹缝两侧加上跟带电粒子在D形盒中运动周期相同的交变电压.
带电粒子经加速后的最终能量:(运动半径最大为D形盒的半径R)
由R=mv/qB有 v=qBR/m 所以最终能量为 Em=mv2/2 = q2B2R2/2m
最终能量E与U无关,即V与U也无关
在硬件条件给定的情况下,粒子射出的速度受磁感强度B和交流电的频率f制约。回旋加速器的优势就在于可以重复加速,也就是说只要粒子没有达到最大速度可以再转一圈,再加速一次。如果电压小,被加速次数就多。直到磁场不足以约束住带电粒子,才会从加速器射出。
公式推导出来与磁场有关
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