二 电子感应加速器

1.实验装置

如图,变化电磁场中放置真空环行加速器,变化的非均匀磁场由交变电流加以控制。在交变电流的1/4周期内,完成对带电粒子的加速。

 

2.实验原理

带电粒子在交变的非均匀磁场中运动时,将受到两方面的作用力:生电场的切向加速作用力与指向环心的洛仑兹力。

电子感应加速器的核心问题是如何保证带电粒子在要求的圆周上作圆周运动。分析带电离子的受力:设带电粒子在半径为r的轨道上运动时感受到的磁感应强度为,而在半径为r的圆周内的平均磁感应强度为,确保带电粒子在希望的圆周轨道上运动的问题转化为讨论上述两个磁场之间的数量关系。

切向的感生电场力:

径向的洛伦兹力:

于是:              

即:电子运动处的磁感应强度应等于该路径所围面积内磁感应强度的一半。