Как используется сила Лоренца в циклотронах и масс-спектрометрах?

Сила Лоренца используется в циклотронах как центростремительная сила, которая заставляет заряженные частицы двигаться по окружности в однородном магнитном поле. sites.google.com infourok.ru

Принцип работы циклотрона: между полюсами сильного электромагнита помещается вакуумная камера, в которой находятся два электрода в виде полых металлических полуцилиндров (дуантов). sites.google.com infourok.ru К дуантам приложено переменное электрическое напряжение, частота которого равна циклотронной частоте. sites.google.com Заряженные частицы инжектируются в центре вакуумной камеры. sites.google.com Внутри дуантов частицы движутся под действием силы Лоренца по полуокружностям, радиус которых растёт по мере увеличения энергии частиц. sites.google.com Каждый раз, когда частица пролетает через зазор между дуантами, она ускоряется электрическим полем. sites.google.com

В масс-спектрометрах сила Лоренца позволяет измерять массы заряженных частиц — ионов или ядер различных атомов. zaochnik-com.com sites.google.com

Принцип работы масс-спектрометра: ионы, вылетающие из источника, проходят через несколько небольших отверстий, формирующих узкий пучок. sites.google.com Затем они попадают в селектор скоростей, в котором частицы движутся в скрещённых однородных электрическом и магнитном полях. sites.google.com Электрическое поле создаётся между пластинами плоского конденсатора, магнитное поле — в зазоре между полюсами электромагнита. sites.google.com

Если на частицу действуют электрическая сила и магнитная сила Лоренца, то при условии, что они уравновешивают друг друга, частица будет двигаться равномерно и прямолинейно и, пролетев через конденсатор, пройдёт через отверстие в экране. sites.google.com

Далее частицы с одним и тем же значением скорости попадают в камеру масс-спектрометра, в которой создано однородное магнитное поле. sites.google.com Под действием силы Лоренца частицы движутся в камере в плоскости, перпендикулярной магнитному полю. sites.google.com Измеряя радиусы траекторий, можно определить отношение заряда частицы к её массе. videouroki.net В случае изотопов (ядер атомов с одинаковым зарядом, но разными массами) масс-спектрометр позволяет разделить частицы с разными массами. sites.google.com