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사이클로트론의 이온이 원형 운동의 기간이 독립 속도 인 이유는 무엇입니까?

사이클로트론에서 이온의 원형 운동 기간은 자기력과 이온의 관성 사이의 아름다운 상호 작용으로 인해 속도와 무관합니다. 고장은 다음과 같습니다.

1. 자기력 :

* 자기장에서 움직이는 이온은 속도와 자기장 방향에 수직 인 힘을 경험합니다. 이 힘은 다음과 같이 제공됩니다.

* f =qvb

* 어디:

* F는 자기력입니다

* Q는 이온의 책임입니다

* V는 이온의 속도입니다

* B는 자기장 강도입니다

2. 중심력 :

* 원으로 움직이기 위해 이온은 원의 중심을 향한 중심 힘이 필요합니다. 이 힘은이 경우 자기력에 의해 제공됩니다.

* f =mv²/r

* 어디:

* m은 이온의 질량입니다

* V는 이온의 속도입니다

* r은 원형 경로의 반경입니다

3. 주요 관계 :

* 자기 력과 중심력을 동일시하면 다음을 얻습니다.

* qvb =mv²/r

*이 방정식을 재정렬하면 다음을 얻습니다.

* r =mv / (qb)

4. 운동 기간 :

* 원형 운동의 기간 (t)은 이온이 하나의 전체 원을 완성하는 데 걸리는 시간입니다. 반경과 속도와 관련이 있습니다.

* t =2πr / v

* 3 단계 에서이 방정식으로 R에 대한 표현식을 대체합니다.

* t =2π (mv / (qb)) / v

* t =2πm / (qb)

결론 :

* 보시다시피, 운동 기간 (t)은 이온의 전하 (q), 자기장 강도 (b) 및 이온의 질량 (m)에만 의존합니다. 그것은 이온의 속도 (V)와 무관합니다.

본질적으로, 자기력은 이온의 속도에 따라 비례 적으로 증가하여 원형 경로의 반경을 일정하게 유지합니다. 이것은 이온이 속도에 관계없이 하나의 원을 완성하는 데 같은 시간이 걸린다는 것을 의미합니다. . 이 원리는 사이클로 트론이 하전 입자를 가속화하는 데 효과적으로 만드는 이유입니다.

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