Сила Лоренца и ее применение

Сила Лоренца
и ее
применение
Сила Лоренца
1.Заряженная частица влетает в магнитное поле
параллельно линиям магнитной индукции
B
v
+q
2.Заряженная частица влетает в магнитное поле
перпендикулярно линиям магнитной индукции
v
а
Fл
R
+q
3.Заряженная частица влетает в магнитное
поле под углом к линиям магнитной
индукции
+q
В
α
v
Fл
Применение
силы Лоренца
Анимация « Электронно – лучевая
трубка»
Принцип работы масс - спектрографов
С помощью масс - спектрографов
измеряется масса заряженных частиц.
Заряженная частица влетает в плоский
конденсатор, в котором созданы элек –
трическое и магнитное поля и под
действием силы Лоренца и кулоновской
силы движется по прямой линии.
Из этого условия можно определить
скорость частицы:
qvB = qE
Дальше частица попадает в магнитное
поле , где под действием
силы Лоренца начинает вращаться по
окружности , оставляя след на
фотопластинке. Измерив радиус
окружности , можно вычислить массу
частицы.
Магнитном поле Земли является защитой для всего живого от потоков заряженных
частиц из космического пространства. Быстрые заряженные частицы из космоса
(главным образом от Солнца) «захватываются» магнитным полем Земли и образуют
так называемые радиационные пояса , в которых заряженные частицы
перемещаются туда и обратно по спиралеобразным траекториям между северным
и южным магнитными полюсами за времена порядка долей секунды. Лишь в
полярных областях некоторая часть частиц вторгается в верхние слои атмосферы,
вызывая полярные сияния. Радиационные пояса Земли простираются от расстояний
порядка 500 км до десятков земных радиусов.
РАДИОЦИОННЫЕ ПОЯСА ЗЕМЛИ
Радиационные пояса Земли были одновременно открыты в 1958 году американскими и
русскими учеными, причем американцы открыли внутренний радиационный пояс, а русские—
внешний. Оказалось, что внутренние области земной магнитосферы удерживают заряженные
частицы (протоны, электроны, альфа-частицы), поступающие из внешнего космоса.
Захваченные в магнитную ловушку Земли частицы под действием силы Лоренца совершают
колебательное движения по спирали вдоль силовых линии магнитного поля из Северного
полушария в Южное и обратно с одновременным более медленным перемещением вокруг
Земли.
Когда частица движется по спирали в сторону увеличения магнитного поля (приближаясь к
Земле), радиус спирали и ее шаг уменьшаются. Наконец, в некоторой точке (ее называют
зеркальной) происходит «отражение» частицы.. Она начинает двигаться в обратном
направлении — к сопряженной зеркальной точке в другом полушарии.
Одно такое
перемещение вдоль силовой линии из Северного полушария в Южное протон с энергией в 100
Мэв проходит за 0,3 сек., полный оборот вокруг Земли она совершает от нескольких минут до
суток.При этом положительные ионы дрейфуют в западном направлении, а электроны — в
восточном.
В зависимости от своей энергетичности заряженные частицы попадают в разные
слои земной магнитосферы.
Обычно выделяют внутренний и внешний радиационные пояса Земли, между
ними располагается пояс протонов малых энергий. Над экватором нижняя граница
внутреннего радиационного пояса отстоит от Земли на 600 км над Америкой и до
1600 км над Австралией. Ближе всего к поверхности Земли (на высоты до 200—300
км) внутренний пояс подходит вблизи Бразильской магнитной аномалии, где
магнитное поле сильно ослаблено Внешний радиационный пояс, расположенный
на высоте 13000—32000 км от Земли.
Анимация « Работа ускорителей
элементарных частиц»
Принцип работы циклотронов
При проведении ядерных реакций заряженные частицы нужно
разогнать до очень больших скоростей. Это можно сделать с
помощью электрического поля напряжением порядка
миллионов вольт. Но в таком сильном электрическом поле
сразу же происходит пробой воздуха.
Такую же скорость можно сообщить заряженным частицам,
если они пройдут через электрическое поле напряжением
20000 вольт 30000 раз. Такой принцип лежит в основе
работы циклотронов.
В циклотронах такое электрическое поле напряжением
20000 Вольт создается между двумя полыми металлическими
полуцилиндрами – дуантами , одновременно дуанты
помещаются в сильное магнитное поле.