7. Независимость периода обращения заряженных частиц от скорости была использована при создании первого циклического ускорителя заряженных частиц – циклотроне (1931). Он представляет собой два полых полуцилиндра, между которыми приложено переменное напряжение с периодом, равным периоду обращения частицы (рис. 8.10). Магнитное поле перпендикулярно полуцилиндрам.
Пролетев зазор между полуцилиндрами, частица получает
порцию энергии 
, и попадает в полое пространство
полуцилиндра. Там нет электрического поля, а магнитное поле по дуге окружности
возвращает частицу обратно к зазору. За полупериод обращения в магнитном поле
меняется знак напряжения электрического поля, частица опять получает порцию
энергии в зазоре. Полная кинетическая энергия к концу разгона за N оборотов равна
. Скорость нерелятивистских частиц
ограничена радиусом орбиты по формуле (8.10): 
. Для
дальнейшего увеличения скорости релятивистских частиц следует учитывать
возрастание массы частиц либо усиливая синхронно магнитное поле (синхротрон),
либо частоту ускоряющего напряжения (фазотрон).
Контрольные вопросы
1. Мягкая медная проволока, по которой течет ток, лежит на столе, закрепленная за концы. Включено магнитное поле перпендикулярно столу. Какую форму приобретет проволока?
2. Молния ударила в медную трубку и та сплющилась. Почему это произошло?
3. Для получения сверхсильных магнитных полей по катушкам, собранных из витков большой толщины, пропускали токи огромной силы. Почему иногда такие катушки взрывались?
4. Каков принцип действия двигателя постоянного тока?
5. Как взаимодействуют два параллельных пучка электронов? В чем состоит различие во взаимодействии между двумя параллельными проводниками с током?
6. Рамка с током находится во вращающемся магнитном поле. При каких условиях будет вращаться рамка?
7. Катушка с током висит на нити перед полюсом постоянного магнита. Как будет вести себя катушка при переключении направления тока в катушке?
8. Магнитоэлектрический гальванометр представляет собой рамку с током, помещенную между полюсами постоянного магнита. Почему поворот рамки пропорционален силе измеряемого тока?
9. Заряженный диэлектрический диск вращается относительно оси. Диск помещен в постоянное магнитное поле, перпендикулярное плоскости диска. Действует ли магнитное поле на диск?
10. Кольцо с током находится в постоянном магнитном поле, перпендикулярном плоскости кольца. Укажите силы, действующие на элементы кольца.
11. Объясните происхождение полярных сияний в атмосфере Земли.
12. Два электронных пучка движутся параллельно друг другу. При какой скорости сила магнитного притяжения уравновесит силу электростатического отталкивания. Напишите формулы для сил.
13. В круглой ванночке с электролитом ток течет от центра к электроду на краю ванночки. Магнитное поле направлено вертикально. Укажите направления сил Лоренца, действующих на ионы. Как будет вести себя электролит?
14. К экрану осциллографа сверху поднесли северным полюсом магнит. Как сместится светящаяся точка электронного луча на экране?
15. Электрон, двигаясь горизонтально, влетает в однородные магнитное и электрическое поля, направленные вертикально. Изобразите траекторию электрона.
16. Будет ли действовать магнитное поле на проводник с током, который перемещается со скоростью движения электронов в противоположном направлении?
17. Частица, двигаясь по винтовой траектории в магнитном поле, приближается к «пробке магнитной бутылки», где магнитное поле усиливается. Оттолкнется ли частица от «пробки»? Можно ли удержать плазму в «магнитной бутылке»?
18. При определении удельного заряда электрона методом Буша слегка расходящийся пучок электронов в осциллографической трубке движется в продольном магнитном поле. При каком условии пучок соберется в точку на экране?
19. Придумайте расположение электрического и магнитного полей, чтобы частица в этих полях двигалась прямолинейно с постоянной скоростью (селектор скоростей).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.