【高中物理必修3系统课】86.回旋加速器

回旋加速器

一、加速电场弊端：很难让粒子加到很高速度

• 一级电场：需要极大U，危险，容易击穿
• 多级电场：加速器要做的极长

二、改善

让粒子偏转，反复通过同一个加速电场，多次加速

三、回旋加速器：让带电粒子加速的装置

结构如下

1.加速原理

• 磁场：偏转
• 电场：加速（获得能量）
• 交流电：确保每次电场力都是动力（由于第二次进入电场时速度方向改变，使第二次进入电场时场强方向相反，即使电场力为动力）（若是直流电，场强方向固定，无法起到加速效果）
• 交流电周期满足：T磁=T电=2Πm/qB，（T磁是两个半圆运动的时间加起来）
• f=qB/2Πm

2.核心方程

• 电场加速：Uq=ΔEk
• 磁场偏转：r=mv/qB

3.常见物理量求解

默认v0=0

• n次加速后的速度：由于每次经过电场，电场力做功固定，即Uq，n次加速后的速度就是n×Uq=1/2mv²-0
• n次加速后的半径：r=mv/qB
• 最大速度：由于加速半径变大，找到半径最大时即可知道最大速度v=qBR/m
• 最大动能：1/2mv²
• ※加速电压越大，加速越快，r增长快，粒子最大动能不变（最大速度只与R，B有关，与加速电压无关）
• 最大加速次数：利用动能求解，n=Ekn/Uq
• 总运动时间：t=n×T/2