当前课程知识点:大学物理——电磁学 > 第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组 > 4.3 感生电动势及感生电场 > 4.3.3 电子感应加速器
前面我们已经学习了
感生电场
也通过例题计算了
当磁场
分布在圆柱形区域
并发生变化时
在空间所激发的
感生电场的分布情况
下面我们就来看看
感生电场的实验验证
电子感应加速器
在电子感应加速器中
在电磁铁的两极之间
安置了一个环形的
真空室
这个时候我们用
交变电流
励磁电磁铁
就会在电磁铁的两极之间产生
交变的磁场
我们知道
变化的磁场
会产生感生电场
而因为
磁场是圆柱形的
所以它就会产生
同心圆环状的
感生电场
当然
环形真空室
就处在电场之中
那么此时我们用电子枪
将电子
注入环形真空室中
电子就会受到感生电场的
电场力的作用
而不断地被加速
而运动的电子
又同样会受到
磁场力及洛伦兹力
它就会在洛伦兹力作用下
它就会保持圆周运动
这样
电子就会在
环形真空室中
不断地被加速
这就是
电子感应加速器
下面我们就来看看
电子在电子感应加速器中
被加速的这个过程
设磁场
是交变的
这是磁场变化的一个周期
我们可以看出
在磁场的一个变化的周期内
它的方向
发生了变化
当然由它所激发的感生电场的方向
也在
不断地发生变化
这是每四分之一个周期
它的方向的
感生电场的方向情况
要使电子被加速
并且保持圆周运动
这就要求
电子运动的方向
和感生电场的方向
相反
这样电子才会受到加速
另外
运动电子所受到的磁场力
或者说洛伦兹力
必须是指向
圆心的
而不是指向离开圆心的方向
根据这种情况我们可以不难得出
只有在一个周期中的
第一个四分之一周期内
电子
才受到
感生电场的加速
并且
洛伦兹力的方向
是指向圆心的
当然
如果交变磁场的周期
有时候是50赫兹的
那么它一个周期就是20毫秒
第一个四分之一周期
就是5毫秒
但是有这5毫秒
已经足够了
足够使电子
经历回旋数十万圈的
持续加速
而获得很高的能量
到第一个四分之一周期
结束时我们可以将电子
引出
环形的真空室
下面我们来看看
电子感应加速器的发展过程
这个是一个图
电子被注入环形真空室
在环形真空室中被加速
在第一个四分之一周期结束前
被引出环形真空室
早在1940年
科学家们就制造出了
第一台电子感应加速器
并且将电子加速到了2.3MeV的高能
到1942年已经能制造出20MeV的
感应加速器
这个图就是1942年的一个
6MeV的电子感应加速器的实物图
到1945年
已经生产出了100MeV的
感应加速器
利用这样的感应加速器能将电子
加速到非常接近光速
我们看0.999986c的光速
当然要继续
利用这种方式
得到高能电子
就比较困难了
其中的原因就是电子在做圆周运动
在这样的曲线运动中
它要向外辐出电磁波
而损失很大的能量
而且电子运动的速度越快
它损失的能量就越大
这样的话
就很难取得再高的电子能量
那么利用电子感应加速器
我们可以把它应用到
核物理当中
用于产生
高能的γ射线
或者在
工业探伤或者医学中
产生x射线
用于探伤或者用于治疗癌症
-大学物理绪论
--大学物理绪论
-电磁学引言
--电磁学引言
-1.1 库仑定律
-1.1 库仑定律
-1.2 电场 电场强度
--1.2.1 电场
-1.2 电场 电场强度——小测验
-1.3 电场强度的计算(1)
-1.3 电场强度的计算(1)——小测验
-第一章 静电场--WEEK1 作业
-1.3 电场强度的计算(2)
-1.3 电场强度的计算(2)——小测验
-1.4 电场线 电通量
-1.4 电场线 电通量——小测验
-1.5 静电场的高斯定理
-1.5 静电场的高斯定理——小测验
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布
-1.6 利用高斯定理求静电场的分布——小测验
-第一章 静电场--WEEK2 作业
-1.7 静电场的环路定理 电势
--1.7.3 电势
-1.7 静电场的环路定理 电势——小测验
-1.8 场强积分法求电势
-1.8 场强积分法求电势——小测验
-1.9 电势叠加原理及电势的计算
-1.9 电势叠加原理及电势的计算——小测验
-1.10 等势面 电势梯度
-1.10 等势面 电势梯度——小测验
-1.11 静电场中的电偶极子
-1.11 静电场中的电偶极子——小测验
-第一章 静电场-- WEEK3 作业
-2.1 导体的静电平衡条件
-2.1 导体的静电平衡条件——小测验
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布
-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布——小测验
-2.3 静电屏蔽
-2.3 静电屏蔽——小测验
-2.4 有导体存在时静电场量的计算
-2.4 有导体存在时静电场量的计算——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK4 作业
-2.5 静电场中的电介质
-2.5 静电场中的电介质——小测验
-2.6 有电介质时的高斯定理
-2.6 有电介质时的高斯定理——小测验
-2.7 电容 电容器
-2.7 电容 电容器——小测验
-2.8 静电场的能量
-2.8 静电场的能量——小测验
-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK5 作业
-3.1 稳恒电流
-3.1 稳恒电流——小测验
-3.2 磁场 磁感应强度
--3.2.3磁感线
-3.3 毕奥—萨伐尔定律
-3.3 毕奥—萨伐尔定律——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK6 作业
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理
-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理——小测验
-3.5 磁场对载流导线的作用
--3.5.1安培力
--3.5.5电磁炮
--3.5.6磁矩
--3.5.7磁力矩
-3.5 磁场对载流导线的作用——小测验
-3.6 磁场对运动电荷的作用
-3.6 磁场对运动电荷的作用——小测验
-第三章 稳恒磁场--WEEK7 作业
-3.7 磁场中的磁介质
-4.1 法拉第电磁感应定律
-4.1 法拉第电磁感应定律——小测验
-4.2 动生电动势
-4.2 动生电动势——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK8 作业
-4.3 感生电动势及感生电场
-4.3 感生电动势及感生电场——小测验
-4.4 感生电动势例题
-4.4 感生电动势例题——小测验
-4.5 涡电流及电磁阻尼
-4.5 涡电流及电磁阻尼——小测验
-4.6 互感与自感
-4.6 互感与自感——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK9 作业
-4.7 磁场的能量和能量密度
-4.7 磁场的能量和能量密度——小测验
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波
-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波——小测验
-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK10 作业