Ускоряющее напряжение на дуантах циклотрона равно U. Радиус ускорителя равен R, величина индукции магнитного поля В. Определите время ускорения протона, входящего в центр ускорителя с кинетической энергией К. Временем движения протона между дуантами ускорителя пренебречь.
от

1 Ответ

Дано: ускоряющее напряжение U, радиус ускорителя R, индукция магнитного поля В, кинетическая энергия протона К

Найти: время ускорения протона

Решение с расчетом:

Ускоряющее напряжение создает разность потенциалов между дуантами циклотрона, которая ускоряет протон. Работа по перемещению протона в электрическом поле равна его изменению кинетической энергии:
eU = ΔК,
где e - заряд элементарного заряда.

Известно, что кинетическая энергия протона:
K = eU,
где К - кинетическая энергия протона, U - ускоряющее напряжение.

Теперь найдем скорость протона при входе в ускоритель:
K = 1/2 * m * v^2,
где m - масса протона, v - скорость протона.

Подставим значение К:
eU = 1/2 * m * v^2,
v = sqrt(2 * eU / m).

Время ускорения протона можно найти, поделив путь, который протон проходит в ускорителе, на скорость:
t = 2πR / v,
где R - радиус ускорителя.

Подставим значение скорости:
t = 2πR / sqrt(2 * eU / m).

Ответ: время ускорения протона t = 2πR / sqrt(2 * eU / m).
от