Напруженість магнітного поля

векторна фізична величина, рівна зіниці вектра магнітної індукції-B та вектора намагніченості-J / З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia

Шановний Wikiwand AI, Давайте зробимо це простіше, відповівши на ключові запитання:

Чи можете ви надати найпопулярніші факти та статистику про Напруженість магнітного поля?

Підсумуйте цю статтю для 10-річної дитини

Напру́женість магні́тного поля — векторна характеристика, яка визначає величину й напрям магнітного поля в даній точці в даний час.

Коротка інформація Символи:, Одиниці вимірювання .

Позначається зазвичай латинською літерою H > , вимірюється в ерстедах у системі СГСМ і ампер-витках на метр (А·в/м) у системі SI.

Рівняння Максвела

Напруженість магнітного поля визначається першим рівнянням Максвела. У диференціальній формі воно має такий вигляд

Це рівняння значить, що вихрове магнітне поле породжується змінним електричним полем, або ж електричними струмами.

Граничні умови

На розривній границі двох середовищ граничні умови для напруженості магнітного поля записуються у вигляді

де n > — вектор нормалі до поверхні, а i > — густина поверхневого струму.

Якщо на границі струму немає, то гранична умова спрощується до вимоги рівності тангенціальних складових напруженості магнітного поля

Нормальна складова вектора напруженості магнітного поля має розрив, який визначається різницею магнітних проникностей двох середовищ. Для знаходження величини розриву потрібно врахувати неперервність нормальної складової вектора магнітної індукції.

Примітки

Формули на цій сторінці записані в системі СГС (СГСГ). Для перетворення в Міжнародну систему величин (ISQ) дивись Правила переводу формул із системи СГС в систему ISQ .

Джерела

• Індукція i напруженість магнітного поля[Архівовано 23 листопада 2015 у Wayback Machine.]
• Vseslova. Напруженість магнітного поля[Архівовано 23 листопада 2015 у Wayback Machine.]
• Магнітне поле постійного електричного струму. Закон Біо — Савара — Лапласа

21.4: Рух зарядженої частинки в магнітному полі

Сила, обумовлена як електричними, так і магнітними силами, буде впливати на рух заряджених частинок. Однак результуюче зміна траєкторії руху частинок буде якісно відрізнятися між двома силами. Нижче ми швидко розглянемо два типи сили і порівняємо і контрастуємо їх вплив на заряджену частинку.

Електростатична сила та магнітна сила на зарядженій частинці

Нагадаємо, що в статичному, незмінному електричному полі E сила на частинку із зарядом q складе:

Де F – вектор сили, q – заряд, а E – вектор електричного поля. Зверніть увагу, що напрямок F ідентично E у випадку позитивістського заряду q, а в протилежному напрямку – у випадку негативно зарядженої частинки. Це електричне поле може бути встановлено більшим зарядом Q, що діє на менший заряд q на відстані r так, що:

Слід підкреслити, що електрична сила F діє паралельно електричному полю Е. Завиток електричної сили дорівнює нулю, тобто:

\[\nabla \times \mathrm < E >= 0\]

Наслідком цього є те, що електричне поле може зробити роботу і заряд в чистому електричному полі буде слідувати за тангенсом лінії електричного поля.

На відміну від цього, нагадаємо, що магнітна сила на заряджену частинку ортогональна магнітному полю така, що:

\[\mathrm < F >= \mathrm < qv >\times \mathrm < B >= \mathrm < q >\mathrm < vB >\sin \theta\]

де B – вектор магнітного поля, v – швидкість частинки і θ – кут між магнітним полем і швидкістю частинки. Напрямок F можна легко визначити за допомогою правила правої руки.

Правило правої руки: Магнітні поля чинять сили на рухомі заряди. Ця сила є однією з найголовніших відомих. Напрямок магнітної сили на рухомому заряді перпендикулярно площині, утвореній v і B, і слідує правилу правої руки – 1 (RHR-1), як показано на малюнку. Величина сили пропорційна q, v, B, а синус кута між v і B.

Якщо швидкість частинок буде вирівняна паралельно магнітному полю, або дорівнює нулю, магнітна сила буде дорівнює нулю. Це відрізняється від випадку електричного поля, де швидкість частинок не має ніякого відношення, на будь-який заданий момент, на величину або напрямок електричної сили.

Кутова залежність магнітного поля також змушує заряджені частинки рухатися перпендикулярно лініям магнітного поля круговим або гвинтовим способом, тоді як частинка в електричному полі буде рухатися по прямій вздовж лінії електричного поля.

Ще одна відмінність між магнітними та електричними силами полягає в тому, що магнітні поля не працюють в мережі, оскільки рух частинок є круговим і тому закінчується в тому ж місці. Висловлюємо це математично так:

\[\mathrm < W >= \oint \mathrm < B >\cdot \mathrm < dr >= 0\]

Лоренц Сила

Сила Лоренца – це комбінована сила на заряджену частинку, обумовлену як електричним, так і магнітним полями, які часто розглядаються разом для практичного застосування. Якщо частинка заряду q рухається зі швидкістю v при наявності електричного поля E і магнітного поля B, то вона буде відчувати силу:

\[\mathrm < F >= \mathrm < q >[ \mathrm < E >+ \mathrm < vB >\sin \theta ]\]

Лінії електричного та магнітного поля

Ми коротко згадували вище, що рух заряджених частинок щодо ліній поля відрізняється в залежності від того, має справу з електричним або магнітним полями. Існують деякі помітні відмінності між тим, як концептуалізуються лінії електричного та магнітного поля. Лінії електричного поля від позитивного ізольованого заряду – це просто послідовність рівномірно розташованих, радіально спрямованих ліній, спрямованих назовні від заряду. У разі негативного заряду напрямок поля змінюється на зворотний. Електричне поле спрямоване по дотичній до ліній поля. Звичайно, ми уявляємо, що польові лінії щільніше упаковані, чим більші заряди. Наочно видно, що завиток електричної сили дорівнює нулю.

Електричне поле, що генерується точковими зарядами: Електричне поле, що оточує три різні точкові заряди: (а) позитивний заряд; (б) негативний заряд однакової величини; (c) більший негативний заряд.

Якщо задіяно кілька зарядів, польові лінії генеруються на позитивних зарядах, а закінчуються на негативних.

У випадку магнітів лінії полів генеруються на північному полюсі (+) і закінчуються на південному полюсі (-) — див. Малюнок нижче. Магнітні «заряди», однак, завжди надходять парами – магнітних монополів (ізольованих північного чи південного полюсів) немає. Тому завиток магнітного поля, що генерується звичайним магнітом, завжди не дорівнює нулю. Заряджені частинки будуть спіралі навколо цих ліній поля, якщо частинки мають деяку ненульову складову швидкості, спрямовану перпендикулярно лініям поля.

Модель магнітного полюса: Модель магнітного полюса: два протилежні полюси, північний (+) та південний (−), розділені відстанню d, створюють H-поле (лінії).

Магнітне поле також може генеруватися струмом з лініями поля, передбаченими у вигляді концентричних кіл навколо струмоведучого дроту. Магнітна сила в будь-якій точці в цьому випадку може бути визначена правилом правої руки, і буде перпендикулярна як струму, так і магнітному полю.

Постійна швидкість створює пряму лінію

Якщо швидкість зарядженої частинки паралельна магнітному полю, чиста сила відсутня, і частинка рухається по прямій лінії.

• Визначте умови, необхідні для переміщення частинки по прямій лінії в магнітному полі

Постійна швидкість виробляє пряму лінію руху

Згадайте перший закон руху Ньютона. Якщо об’єкт не відчуває чистої сили, то його швидкість постійна: об’єкт або знаходиться в стані спокою (якщо його швидкість дорівнює нулю), або рухається по прямій з постійною швидкістю (якщо його швидкість ненульова).

Є багато випадків, коли частинка може відчувати не чисту силу. Частинка могла існувати у вакуумі далеко від будь-яких масивних тіл (які надають гравітаційні сили) та електромагнітних полів. Або на частинці можуть бути дві або більше сил, які збалансовані таким чином, що чиста сила дорівнює нулю. Це стосується, скажімо, частинки, підвішеної в електричному полі з електричною силою, яка точно врівноважує гравітацію.

Якщо чиста сила на частку дорівнює нулю, то прискорення обов’язково дорівнює нулю від другого закону Ньютона: F = мА. Якщо прискорення дорівнює нулю, будь-яка швидкість частинки буде підтримуватися нескінченно довго (або до тих пір, поки чиста сила більше не буде нульовою). Оскільки швидкість є вектором, напрямок залишається незмінним разом зі швидкістю, тому частка триває в одному напрямку, наприклад, з прямою лінією.

Заряджені частинки рухаються паралельно магнітним полям

Сила, яку заряджена частинка «відчуває» за рахунок магнітного поля, залежить від кута між вектором швидкості і вектором магнітного поля В. Нагадаємо, що магнітна сила дорівнює:

Нульова сила Коли швидкість паралельна магнітному полю: У випадку вище магнітна сила дорівнює нулю, оскільки швидкість паралельна лініям магнітного поля.

\[\mathrm < F >= \mathrm < q >\mathrm < v >\mathrm < B >\sin \theta\]

Якщо магнітне поле і швидкість паралельні (або антипаралельні), то sinθ дорівнює нулю і сили немає. У цьому випадку заряджена частинка може продовжувати прямим рухом навіть у сильному магнітному полі. Якщо знаходиться в межах від 0 до 90 градусів, то складова v паралельно B залишається незмінною.

Круговий рух

Оскільки магнітна сила завжди перпендикулярна швидкості зарядженої частинки, частинка буде зазнавати кругового руху.

• Опишіть умови, що призводять до кругового руху зарядженої частинки в магнітному полі

Круговий рух зарядженої частинки в магнітному полі

Магнітні сили можуть змусити заряджені частинки рухатися круговими або спіральними шляхами. Прискорювачі частинок утримують протони, що слідують круговим шляхом з магнітною силою. Космічні промені будуть слідувати спіральними шляхами при зіткненні з магнітним полем астрофізичних об’єктів або планет (одним із прикладів є магнітне поле Землі). На фотографії бульбашкової камери на малюнку нижче зображені заряджені частинки, що рухаються такими вигнутими шляхами. Вигнуті шляхи заряджених частинок в магнітних полах є основою ряду явищ і навіть можуть бути використані аналітично, наприклад, в мас-спектрометрі. показує шлях, простежений частинками в камері бульбашок.

Bubble Chamber: Стежки бульбашок виробляються високоенергетичними зарядженими частинками, що рухаються через перегрітий рідкий водень у виконанні цього художника бульбашкової камери. Перпендикулярно сторінці є сильне магнітне поле, яке викликає вигнуті шляхи частинок. Радіус шляху можна використовувати для пошуку маси, заряду та енергії частинки.

Отже, чи викликає магнітна сила круговий рух? Магнітна сила завжди перпендикулярна швидкості, так що вона не працює на заряджену частинку. Таким чином, кінетична енергія і швидкість частинки залишаються постійними. Впливає напрямок руху, але не швидкість. Це характерно для рівномірного кругового руху. Найпростіший випадок виникає, коли заряджена частинка рухається перпендикулярно рівномірному B-полю, як показано в. (Якщо це відбувається у вакуумі, магнітне поле є домінуючим фактором, що визначає рух.) Тут магнітна сила (сила Лоренца) постачає доцентрову силу

Круговий рух зарядженої частинки в магнітному полі: Негативно заряджена частинка рухається в площині сторінки в області, де магнітне поле перпендикулярно сторінці (представлена малими колами з х – як хвости стрілок). Магнітна сила перпендикулярна швидкості, і тому швидкість змінюється в напрямку, але не величини. Рівномірні кругові рухи результати.

Магнітна сила Лоренца подає доцентрову силу, тому ці терміни рівні:

рішення для r врожайності

Тут r, званий гірорадіусом або радіусом циклотрона, – радіус кривизни шляху зарядженої частинки з масою m і зарядом q, що рухається зі швидкістю v перпендикулярно магнітному полю напруженості B. Іншими словами, це радіус кругового руху зарядженої частинки при наявності однорідного магнітного поля. Якщо швидкість не перпендикулярна магнітному полю, то v – складова швидкості, перпендикулярна полю. Складова швидкості, паралельна полю, не впливає, так як магнітна сила дорівнює нулю для руху паралельно полю. Ми розглянемо наслідки цього випадку в більш пізньому розділі про спіральний рух.

Частинка, яка відчуває круговий рух через рівномірне магнітне поле, називається, що знаходиться в циклотронному резонансі. Термін походить від назви циклічного прискорювача частинок під назвою циклотрон, показаний в. Частота циклотрона (або, еквівалентно, гірочастота) – це кількість циклів, які частинка завершує навколо своєї кругової ланцюга кожну секунду, і її можна знайти, вирішивши для v вище та підставляючи частоту циркуляції, щоб

Циклотрон: французький циклотрон, вироблений в Цюріху, Швейцарія в 1937 році

Частота циклотрона тривіально задається в радіанах в секунду

Спіральний рух

Гвинтовий рух виникає, коли вектор швидкості не перпендикулярний вектору магнітного поля.

• Опишіть умови, що призводять до спірального руху зарядженої частинки в магнітному полі

Спіральний рух

У розділі про круговий рух ми описали рух зарядженої частинки з вектором магнітного поля, вирівняним перпендикулярно швидкості частинки. При цьому магнітна сила також перпендикулярна швидкості (і вектору магнітного поля, звичайно) в будь-який заданий момент, що призводить до кругового руху. Швидкість і кінетична енергія частинки залишаються постійними, але напрямок змінюється в кожну мить перпендикулярною магнітною силою. швидко розглядає цю ситуацію в разі негативно зарядженої частинки в магнітному полі, спрямованому в сторінку.

Круговий рух зарядженої частинки в магнітному полі: Негативно заряджена частинка рухається в площині сторінки в області, де магнітне поле перпендикулярно сторінці (представлена малими колами з х – як хвости стрілок). Магнітна сила перпендикулярна швидкості, і тому швидкість змінюється в напрямку, але не величини. Рівномірні кругові рухи результати.

Що робити, якщо швидкість не перпендикулярна магнітному полю? Тоді ми розглядаємо тільки ту складову v, яка перпендикулярна полю при проведенні наших розрахунків, щоб рівняння руху стали:

\[\mathrm < F >= \mathrm < q >\mathrm < vB >\sin \theta = \mathrm < qv >_ < \perp >\mathrm < B >\]

Складова швидкості, паралельна полю, не впливає, так як магнітна сила дорівнює нулю для руху паралельно полю. Це створює спіральний рух (тобто спіральний рух), а не круговий рух.

показує, як електрони, що не рухаються перпендикулярно лініям магнітного поля, слідують за лініями поля. Складова швидкості, паралельна лініям, не впливає, і тому заряди спіралі по лініях поля. Якщо напруженість поля збільшується в напрямку руху, то поле буде надавати силу для уповільнення зарядів (і навіть зворотного їх напрямку), утворюючи своєрідне магнітне дзеркало.

Гвинтовий рух та магнітні дзеркала: Коли заряджена частинка рухається вздовж лінії магнітного поля в область, де поле стає сильнішим, частинка відчуває силу, яка зменшує складову швидкості паралельно полю. Ця сила уповільнює рух по лінії поля і тут змінює її, утворюючи «магнітне дзеркало». »

Рух заряджених частинок в магнітних полах пов’язані з такими різними речами, як Полярне сяйво або Aurora Australis (північне і південне сяйво) і прискорювачі частинок. Заряджені частинки, що наближаються до ліній магнітного поля, можуть потрапити в пастку спіральних орбіт навколо ліній, а не перетинати їх, як видно вище. Деякі космічні промені, наприклад, слідують за лініями магнітного поля Землі, потрапляючи в атмосферу поблизу магнітних полюсів і викликаючи південне або північне сяйво через їх іонізацію молекул в атмосфері. Ті частинки, які наближаються до середніх широт, повинні перетинати лінії магнітного поля, і багатьом перешкоджають проникненню в атмосферу. Космічні промені є складовою фонового випромінювання, отже, вони дають більшу дозу випромінювання на полюсах, ніж на екваторі.

Заряджені частинки спіралі вздовж ліній магнітного поля Землі: Енергійні електрони та протони, компоненти космічних променів, від Сонця та глибокого космічного простору часто слідують за лініями магнітного поля Землі, а не перетинають їх. (Нагадаємо, що північний магнітний полюс Землі насправді є південним полюсом з точки зору стрижневого магніту.)

Приклади і застосування

Циклотрони, магнетрони та мас-спектрометри представляють практичне технологічне застосування електромагнітних полів.

• Обговорити застосування мас-спектрометрів, рух заряджених частинок у циклотроні та те, як мікрохвилі генеруються в порожнині магнетрона

Приклади та застосування — Рух зарядженої частинки в магнітному полі

Огляд

Нагадаємо, що заряджені частинки в магнітному полі будуть йти по круговому або спіральному шляху в залежності від вирівнювання їх вектора швидкості з вектором магнітного поля. Наслідки такого руху можуть мати глибоко практичне застосування. Багато технологій засновані на русі заряджених частинок в електромагнітних полах. Ми вивчимо деякі з них, включаючи циклотрон та синхротрон, магнітрон порожнини та мас-спектрометр.

Циклотрони і Синхротрони

Циклотрон – це тип прискорювача частинок, в якому заряджені частинки прискорюються назовні від центру по спіральному шляху. Частинки утримуються до спіральної траєкторії статичним магнітним полем і прискорюються швидко мінливим (радіочастотним) електричним полем.

Циклотронний ескіз: ескіз частинки, що прискорюється в циклотроні, і викидається через промінь.

Циклотрони прискорюють пучки заряджених частинок, використовуючи високочастотну змінну напругу, яка подається між двома «D» -подібними електродами (також званими «Dees»). Додаткове статичне магнітне поле прикладається в перпендикулярному напрямку до площини електрода, що дозволяє частинкам повторно зустрічатися прискорює напруга багато разів на одній і тій же фазі. Для досягнення цього частота напруги повинна відповідати частоті циклотронного резонансу частинки,

з релятивістською масою m і її зарядом q. Ця частота задається рівністю доцентрової сили і магнітної сили Лоренца. Частинки, що впорскуються поблизу центру магнітного поля, збільшують свою кінетичну енергію лише при рециркуляції через зазор між електродами; таким чином вони рухаються назовні по спіральному шляху. Їх радіус буде збільшуватися до тих пір, поки частинки не потраплять в ціль по периметру вакуумної камери, або покинуть циклотрон за допомогою променевої трубки, що дозволяє їх використовувати. Частинки, прискорені циклотроном, можуть бути використані в терапії частинок для лікування деяких видів раку. Крім того, циклотрони є хорошим джерелом високоенергетичних пучків для експериментів з ядерної фізики.

Синхротрон – це поліпшення на циклотроні, в якому направляюче магнітне поле (згинання частинок у замкнутий шлях) залежить від часу, синхронізуючись з пучком частинок зростаючої кінетичної енергії. Синхротрон – одна з перших концепцій прискорювача, яка дозволяє будувати великомасштабні об’єкти, оскільки згинання, фокусування променя і прискорення можуть бути розділені на різні складові.

Порожнина магнетрона

Порожнистий магнетрон – це потужна вакуумна трубка, яка генерує мікрохвилі, використовуючи взаємодію потоку електронів з магнітним полем. Всі пустотні магнетрони складаються з гарячого катода з високим (безперервним або імпульсним) негативним потенціалом, створюваним високовольтним джерелом живлення постійного струму. Катод вбудований в центр евакуйованої, лопатевої, круглої камери. Магнітне поле, паралельне нитці, накладається постійним магнітом. Магнітне поле змушує електрони, притягнуті до (відносно) позитивної зовнішньої частини камери, спіраль назовні круговим шляхом, наслідком сили Лоренца. На відстані навколо обода камери розташовані циліндричні порожнини. Порожнини відкриті по своїй довжині і з’єднують загальний простір порожнини. Коли електрони проносяться повз цих отворів, вони індукують резонансне високочастотне радіополе в порожнині, що, в свою чергу, змушує електрони об’єднуватися в групи.

Порожнина магнетронна діаграма: Діаграма поперечного перерізу резонансної порожнини магнетрона. Магнітні силові лінії паралельні геометричній осі цієї структури.

Розміри порожнин визначають резонансну частоту, а тим самим і частоту випромінюваних мікрохвиль. Магнетрон – це автоколивальний пристрій, що не вимагає ніяких зовнішніх елементів, крім джерела живлення. Магнетрон має практичне застосування в радарі, нагріванні (як основний компонент мікрохвильової печі) та освітленні.

Мас-спектрометрія

Мас-спектрометрія – це аналітичний метод, який вимірює відношення маси до заряду заряджених частинок. Застосовується для визначення мас частинок і визначення елементного складу зразка або молекули.

Масоаналізатори поділяють іони відповідно до їх співвідношення маси до заряду. Динаміку заряджених частинок в електричному та магнітному полах у вакуумі регулюють наступні два закони:

\[\mathrm < F >= \mathrm < Q >( \mathrm < E >+ \mathrm < v >\times \mathrm < B >) \text< (Lorentz force)>\]

Прирівнювання вищевказаних виразів для сили, прикладеної до іона, дає:

\[( \mathrm < m >/ \mathrm < Q >) \mathrm < a >= \mathrm < E >+ \mathrm < v >\times \mathrm < B >\]

Це диференціальне рівняння поряд з початковими умовами повністю визначає рух зарядженої частинки в терміні м/к.Існує безліч типів масових аналізаторів, що використовують або статичні, або динамічні поля, і магнітні або електричні поля, але всі працюють відповідно до вищевказаного диференціального рівняння.

Наступний малюнок ілюструє один тип мас-спектрометра. Прогини частинок залежать від відношення маси до заряду. У разі ізотопного вуглекислого газу кожна молекула має однаковий заряд, але різні маси. Мас-спектрометр розділить частинки просторово, дозволяючи детектору вимірювати співвідношення маси до заряду кожної частинки. Так як заряд відомий, абсолютну масу можна визначити банально. Відносні достатки можна зробити з підрахунку кількості частинок кожної заданої маси.

Мас-спектрометрія: Схеми простого мас-спектрометра з мас-аналізатором типу сектора. Цей призначений для вимірювання коефіцієнтів ізотопів вуглекислого газу (IRMS), як у дихальному тесті на вуглець-13 сечовину.

Ключові моменти

• Сила на заряджену частинку за рахунок електричного поля спрямована паралельно вектору електричного поля в разі позитивного заряду, а антипаралельна в разі негативного заряду. Вона не залежить від швидкості руху частинки.
• На відміну від цього, магнітна сила на частинці заряду ортогональна вектору магнітного поля і залежить від швидкості частинки. Правило правої руки можна використовувати для визначення напрямку сили.
• Електричне поле може працювати над зарядженою частинкою, тоді як магнітне поле не працює.
• Сила Лоренца – це поєднання електричної та магнітної сили, які часто розглядаються разом для практичного застосування.
• Лінії електричного поля генеруються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних. Польові лінії ізольованого заряду знаходяться безпосередньо радіально назовні. Електричне поле дотичне до цих ліній.
• Лінії магнітного поля, у випадку магніту, генеруються на північному полюсі і закінчуються на південному полюсі. Магнітні полюси не існують ізольовано. Як і у випадку з лініями електричного поля, магнітне поле дотичне до ліній поля. Заряджені частинки будуть спіралі навколо цих ліній поля.
• Перший закон руху Ньютона стверджує, що якщо об’єкт не відчуває чистої сили, то його швидкість постійна.
• Частинка з постійною швидкістю буде рухатися по прямій через простір.
• Якщо швидкість зарядженої частинки повністю паралельна магнітному полю, магнітне поле не буде чинити сили на частинку, і таким чином швидкість залишатиметься постійною.
• У разі, якщо вектор швидкості не є ні паралельним, ні перпендикулярним магнітному полю, складова швидкості, паралельна полю, залишиться постійною.
• Магнітне поле не працює, тому кінетична енергія і швидкість зарядженої частинки в магнітному полі залишаються постійними.
• Магнітна сила, що діє перпендикулярно швидкості частинки, викличе круговий рух.
• Доцентрова сила частинки забезпечується магнітною силою Лоренціана так, що \(\mathrm < qvB >= \frac < \mathrm < mv >^ < 2 >>< \mathrm < r >>\) .
• Розв’язування для r вище дає gryoradius, або радіус кривизни шляху частинки із зарядом q та масою m, що рухається в магнітному полі напруженості B. Потім gryoradius задається \(\mathrm < \Gamma = \frac < m v >< q B >>\) .
• Частота циклотрона (або, еквівалентно, гірочастота) – це кількість циклів, які частинка завершує навколо своєї кругової ланцюга кожну секунду і задається \(\mathrm < f >= \frac < \mathrm < q >\mathrm < B >>< 2 \pi \mathrm < m >>\) .
• Раніше ми бачили, що круговий рух виникає, коли швидкість зарядженої частинки перпендикулярна магнітному полю. Швидкість і кінетична енергія частинки залишаються постійними, але напрямок змінюється в кожну мить перпендикулярною магнітною силою.
• Якщо швидкість не перпендикулярна магнітному полю, ми розглядаємо тільки ту складову v, яка перпендикулярна полю при проведенні наших розрахунків.
• Складова швидкості, паралельна полю, не впливає, так як магнітна сила дорівнює нулю для руху паралельно полю. Це виробляє гвинтовий рух.
• Заряди можуть спіралі вздовж ліній поля. Якщо напруженість магнітного поля збільшується в напрямку руху, то поле буде надавати силу для уповільнення зарядів і навіть зворотного їх напрямку. Це відоме як магнітне дзеркало.
• Циклотрон – це тип прискорювача частинок, в якому заряджені частинки прискорюються назовні від центру по спіральному шляху. Частинки утримуються до спіральної траєкторії статичним магнітним полем і прискорюються швидко мінливим електричним полем.
• Порожнистий магнетрон – це потужна вакуумна трубка, яка генерує мікрохвилі, використовуючи взаємодію потоку електронів з магнітним полем. Магнетрон має застосування в радарі, опаленні та освітленні.
• Мас-спектрометри вимірюють відношення маси до заряду заряджених частинок за допомогою електромагнітних полів для відокремлення частинок з різною масою і/або зарядами. Він може бути використаний для визначення елементного складу молекули або зразка.

Ключові умови

• ортогональні: з двох об’єктів, під прямим кутом; перпендикулярно один одному.
• прямолінійний рух: рух, що протікає в одному напрямку.
• гірорадіус: радіус кругового руху зарядженої частинки при наявності однорідного магнітного поля.
• частота циклотрона: Частота зарядженої частинки, що рухається перпендикулярно напрямку однорідного магнітного поля B (постійна величина і напрямок). Задано рівністю доцентрової сили і магнітної сили Лоренца.
• спіральний рух: Рух, який створюється, коли одна складова швидкості є постійною за величиною та напрямком (тобто прямолінійний рух), тоді як інший компонент постійний за швидкістю, але рівномірно змінюється у напрямку (тобто круговий рух). Це суперпозиція прямолінійного і кругового руху.
• магнітне дзеркало: конфігурація магнітного поля, де напруженість поля змінюється при русі вздовж лінії поля. Дзеркальний ефект призводить до тенденції до відскоку заряджених частинок від області високого поля.
• циклотрон: ранній прискорювач частинок, в якому заряджені частинки генерувалися в центральному джерелі і прискорювалися спірально назовні через нерухоме магнітне та змінне електричне поле.
• мас-спектрометр: Пристрій, що використовується в мас-спектрометрії для виявлення масового складу даної речовини.
• магнетрон: пристрій, в якому електрони створені для резонування в камері спеціальної форми і, таким чином, виробляють мікрохвильове випромінювання; використовується в радарах і в мікрохвильових печах.

ЛІЦЕНЗІЇ ТА АВТОРСТВА

CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ КОНТЕНТ, РАНІШЕ ДІЛИВСЯ

• Курація та доопрацювання. Надано: Boundless.com. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства

CC ЛІЦЕНЗОВАНИЙ ВМІСТ, СПЕЦИФІЧНА АТРИБУЦІЯ

• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 18 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42312/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 18 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 18 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 18 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42308/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Електрична сила. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Electric_force. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Електричне поле. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Electric_Field. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 18 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42310/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Лінії магнітного поля. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Магнітне поле_лінії%23 Магнітні_поле_лінії. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 18 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42370/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Магнітна сила. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Magnetic_force%23 Історія. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• ортогональний. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/ортогональна. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 10 грудня 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42312/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Лінії магнітного поля. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Магнітне поле_лінії%23 Магнітні_поле_лінії. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 14 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 17 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Закони Ньютона. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Закони Ньютона. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Безмежний. Надано: Безмежне навчання. Розташований за адресою: www.boundless.com//фізика/визначення/пряма лінія-рух. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 10 грудня 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42312/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Лінії магнітного поля. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Магнітне поле_лінії%23 Магнітні_поле_лінії. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 14 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 28 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Циклотронний резонанс. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Циклотрон_резонанс. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Циклотрон. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Циклотрон. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Гірорадіус. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Гірорадіус. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 17 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• гірорадіус. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/gyroradius. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• частота циклотронів. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: en.wikipedia.org/wiki/циклотрон%20 Частота. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 10 грудня 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42312/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Лінії магнітного поля. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Магнітне поле_лінії%23 Магнітні_поле_лінії. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 14 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 28 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 16 січня 2015 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 26 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Циклотрон. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Циклотрон. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Магнітне дзеркало. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Magnetic_mirror. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 17 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Безмежний. Надано: Безмежне навчання. Розташований за адресою: www.boundless.com//фізика/визначення/спіральний рух. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• магнітне дзеркало. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: en.wikipedia.org/wiki/Магнітнетик%20 Дзеркало. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 10 грудня 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42312/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Лінії магнітного поля. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Магнітне поле_лінії%23 Магнітні_поле_лінії. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 14 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 28 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 16 січня 2015 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 26 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Циклотрон. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Циклотрон. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 27 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 26 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 27 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Мас-спектрометри. Надано: Вікіпедія. Знаходиться за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Мас-спектрометри. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 18 вересня 2013 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Магнетрон. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/Wiki/Магнетрон. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Синхротрон. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Синхротрон. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Циклотрон. Надано: Вікіпедія. Знаходиться за адресою: http://en.Wikipedia.org/wiki/Cyclotron. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• циклотрон. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/циклотрон. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• магнетрон. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/магнетрон. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• мас-спектрометр. Надано: Вікісловник. Розташований за адресою: uk.wiktionary.org/wiki/mass_spectrometer. Ліцензія: CC BY-SA: Із Зазначенням Авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 10 грудня 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42312/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Лінії магнітного поля. Надано: Вікіпедія. Розташований за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Магнітне поле_лінії%23 Магнітні_поле_лінії. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 14 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 28 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42372/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 16 січня 2015 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 26 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Циклотрон. Надано: Вікіпедія. Знаходиться за адресою: http://en.Wikipedia.org/wiki/Cyclotron. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 27 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 26 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Коледж OpenStax, Коледж фізики. 27 листопада 2012 року. Надається: OpenSTAX CNX. Знаходиться за адресою: http://cnx.org/content/m42375/latest/?collection=col11406/1.7. Ліцензія: CC BY: Зазначення авторства
• Мас-спектрометри. Надано: Вікіпедія. Знаходиться за адресою: uk.wikipedia.org/wiki/Мас-спектрометри. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Магнетрон. Надано: Вікіпедія. Розташовано за адресою: uk.wikipedia.org/Wiki/Магнетрон. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав
• Циклотрон. Надано: Вікіпедія. Знаходиться за адресою: http://en.Wikipedia.org/wiki/Cyclotron. Ліцензія: Суспільне надбання: Немає відомих авторських прав

Recommended articles

1. Article type Section or Page Show Page TOC No on Page
2. Tags
   1. Cyclotron
   2. cyclotron frequency
   3. gyroradius
   4. helical motion
   5. magnetic mirror
   6. Magnetron
   7. Mass Spectrometer
   8. orthogonal
   9. source@https://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-013-electromagnetics-and-applications-spring-2009
   10. source[translate]-phys-15649
   11. straight-line motion