采用交变电源提供加速电压.PPT

洛伦兹力的应用实例1 * * 应用一：加速器 + + + + U 问题1：用什么方法可以加速带电微粒？ 答：利用加速电场可以加速带电粒子 问题2：要使一个带正电微粒获得更大的速度（能量）？ 答：采用多个电场，使带电粒子实现多级加速。 　　但采用上图进行多级加速，真的可行吗？有什么问题？如何改进？ 改进办法：采用静电屏蔽 可以用金属圆筒代替原来的极板．这样，既可以在金属圆筒的间隙处形成加速电场，又使得圆筒内部的场强为零，从而消除了减速电场的不利影响． 加速 匀速 进一步改进： 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． 如果我们要加速一带正电的粒子，若电源的极性保持恒定（始终为A正B负），你认为这个粒子能够“一路顺风”，不断加速吗？ 　　为了实现带电粒子的多级加速，应该采 用交变电源，使粒子进入每一级都能继续加速。并且电源极性的变化还必须与粒子的运动配合默契，步调一致，即要满足同步条件。 直线加速器 多级直线加速器应具备的条件： 筒间加速 筒内静电屏蔽 ①利用电场加速带电粒子； ②通过多级加速获得高能粒子； ③将加速电场以外的区域静电屏蔽； ④采用交变电源提供加速电压； ⑤电场交替变化与带电粒子运动应满足同步条件． 加利佛尼亚斯坦福大学的粒子加速器 直线加速器占地太大，能不能让它小一点 1932年，美国物理学家劳仑斯发明了回旋加速器，从而使人类在获得具有较高能量的粒子方面迈进了一大步．为此，劳仑斯荣获了诺贝尔物理学奖． 回旋加速器 （1）回旋加速器的核心部件—— ① 两个D形盒及两个大磁极 ② D形盒间的窄缝 ③ 高频交流电 （2）回旋加速器的原理 1、磁场的作用：偏转回旋 2、电场的作用：加速 3、交变电压的作用：保证带电粒子每次经过窄缝时都被加速。 问题1：粒子被加速后，运动速率和运动半径都会增加，它的运动周期会增加吗？ 问题2：在回旋加速器中，如果两个D型盒不是分别接在高频交流电源的两极上，而是接在直流的两极上，那么带电粒子能否被加速？请在图中画出粒子的运动轨迹。 ? 问题3：要使粒子每次经过电场都被加速，应在电极上加一个 电压。 交变 交变电压的周期TE = 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加速，提供的电压应符合怎样的要求？ 问题4：在回旋加速器加速的带电粒子的最终能量由哪些因素决定？ 观点1：我认为电场是用来加速的，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，加速电压越高，粒子最终能量越高。对吗？ 观点2： ∵运动半径最大Rm=mVm/qB,得Vm=qBRm/m 　 ∴半径最大时，速度也应最大。 ∴带电粒子的运动最大半径等于D形盒的半径时，粒子的速度达到最大。对吗？ 问题5：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U， 求：从出口射出时，粒子的速度v=？ D V=？ U B 解： 当粒子从D形盒出口飞出时， 粒子的运动半径=D形盒的直径 问题6：已知D形盒的直径为D，匀强磁场的磁感应强度为B，交变电压的电压为U， 求：（1）从出口射出时，粒子的动能Ek=？ （2）要增大粒子的最大动能可采取哪些措施？ D V=？ U B *