Между полюсами сильного электромагнита помещается вакуумная камера, в которой находятся два электрода в виде полых металлических полуцилиндров, или дуантов (3). К дуантам приложено переменное электрическое поле (5). Магнитное поле, создаваемое электромагнитом, однородно и перпендикулярно плоскости дуантов.
Если заряженную частицу ввести в центр зазора (1) между дуантами, то она, ускоряемая электрическим и отклоняемая магнитным полями, войдет в дуант и опишет полуокружность, радиус которой пропорционален скорости частицы. К моменту ее выхода из первого дуанта полярность напряжения изменяется (при соответствующем подборе изменения напряжения между дуантами), поэтому частица вновь ускоряется и, переходя во второй дуант, описывает там полуокружность уже большего радиуса (2) и т.д.
Для непрерывного ускорения частицы в циклотроне необходимо выполнять условие синхронизма (условие «резонанса») – периоды вращения частицы в магнитном поле и колебаний электрического поля должны быть равны. При выполнении этого условия частица будет двигаться по раскручивающейся спирали, получая при каждом прохождении через зазор дополнительную энергию. На последнем витке, когда энергия частиц и радиус орбиты доведены до максимально допустимых значений, пучок частиц посредством отклоняющего электрического поля выводится из циклотрона (4).
В циклотронах заряженная частица с зарядом q и массой m ускоряется до скоростей, при которых релятивистский эффект увеличения массы частицы практически не проявляется. Период обращения частицы
.
Радиус траектории частицы
.
Циклотроны позволяют ускорять протоны до энергий примерно 20 МэВ. Дальнейшее их ускорение в циклотроне ограничивается релятивистским возрастанием массы со скоростью, что приводит к увеличению периода обращения (он пропорционален массе) и синхронизм нарушается. Поэтому циклотрон совершенно неприменим для ускорения электронов (при Е = 0,5 МэВ, m = 2m0, при Е = 10 МэВ m = 28m0).
Ускорение релятивистских частиц в циклических ускорителях можно, однако, осуществить, если применять предложенный в 1944 г. советским физиком В. И. Векслером (1907–1966) и в 1945 г. американским физиком Э. Мак–Милланом (1907–1991) принцип автофазировки. Его идея заключается в том, что для компенсации увеличения периода вращения частиц, ведущего к нарушению синхронизма, изменяют либо частоту ускоряющего электрического, либо индукцию магнитного полей, либо то и другое. Принцип автофазировки используется в фазотроне, синхротроне и синхрофазотроне.
Объяснение:
Внутренняя энергия тела определяется скоростью молекул и величиной их взаимодействия.
Мы отличаем в жизни их по температуре.
Холодный утюг на шкафу имеет меньшую внутреннюю энергию, чем такой же горячий на полу. Хотя потенциальная энергия холодного утюга больше из-за высоты.
Или летящий холодный шарик и такой же покоящийся, но горячий.
Или брошенные с одинаковой скоростью снежок и шарик с такой же по массе водой оба при 0°С.
Кинетическая энергия у них одинаковая. Ек=mV²/2.
Но вода при нуле имеет гораздо большую внутреннюю энергию, чем лед при нуле на величину ( λ*m ). Ее молекулы двигаются гораздо быстрее, разрушив кристаллическую решетку льда.
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:
Сколько энергии выделялось при охлаждении куска меди массой 0, 6 кг от 272 до 22градусов с?
дано:
m=0,6 кг
delta t=250 c (изменение температуры)
c=0,385 кдж*кг(-1)*k(-1)
q-?
решение:
q=c*m*delta t=0,385*0,6*250=57,75 дж
ответ: 57,75 дж