Unsa ang Pundok nga Pagbuhat sa Cyclotron?
Bago matun-an ang basic working principle of Cyclotron kinahanglan nga matun-an ang force sa usa ka moving charged particle sa magnetic field ug usab ang motion sa charged particle sa magnetic field.
Force on a Moving Charged Particle in a Magnetic Field
Kon usa ka current carrying conductor nga may sukad L metre ug current I ampere na gipasok perpendicular sa magnetic field nga may flux density B Weber per metre square, ang force o magnetic force nga nagsilbi sa conductor mao ang
Karon, let us consider there are total N number of mobile free electrons in the conductor lie in length L metre causing the current I ampere.
Asa, e is the electric charge of one electron and it is 1.6 × 10-19 coulomb.
Now from equation (1) and (2) we get
Here, N number of electrons causing current I ampere, and consider that they travel length L metre in time t, therefore drift velocity of the electrons would be
From equation (3) and (4), we get
It is the force acting on N number of electrons in the magnetic field hence force on a single electron in that magnetic field can be
Motion of Charged Particle in a Magnetic Field
Kon usa ka charged particle mogalop sa magnetic field, adunay duha ka kondisyon. Ang particle mogalop kasagaran sa direction sa magnetic field o perpendicular sa magnetic field.
Kon ang particle mogalop sa axis sa direction sa magnetic field, ang magnetic force nga nagsilbi,
Walay force nga nagsilbi sa particle, walay pagbag-o sa velocity sa particle ug ang gi-galop nia straight line nga constant speed.
Ngayon kon ang charged particle mogalop perpendicular sa magnetic field wala'y pagbag-o sa speed sa particle. Kon ang force nga nagsilbi sa particle perpendicular sa motion sa particle, ang force wala'y trabaho sa particle, wala'y pagbag-o sa speed sa particle.
Pero ang force nga nagsilbi sa particle perpendicular sa iyang motion ug ang direction sa motion sa particle magbag-o sa dili paubos. Ang resulta mao ang particle mogalop sa circular path nga constant radius ug constant speed.
Kon ang radius sa circular motion mao R metre then
Ngayon,
Ang radius sa motion depende sa velocity sa motion.
Angular speed ug time period mao ra constant.
Basics Principle of Cyclotron
Ang concept sa motion sa charged particle sa magnetic field gisukod sa cyclotron. Konseptualmente simple ang device apan daghan ang uses sa engineering, physics, ug medicine. Iya kini charged particle accelerating device. Ang motion sa charged particle sa perpendicular magnetic field gisukod sa apparatus nga cyclotron.
Construction of Cyclotron
Ang device may tulo ka main constructional parts
Large sized electromagnet para makadaog uniform magnetic field sa gitas ngadto sa duha ka face-to-face placed magnetic opposite poles.
Duha ka low height hollow half cylinders gihimo sa high conductive metals. Ania ang components sa cyclotron nga called Dees.
A high-frequency alternating high voltage source.
Constructional Details
Ang Dees gipasok face to face sa electromagnetic poles. Ang dees gipasok niana, ang straight edge face-to-face sa small gap sa kanila. Ang magnetic flux sa electromagnet cut these Dees exact perpendicular. Ngayon ang duha ka Dees giconnect sa duha ka terminals sa alternating voltage source kon ang usa ka Dees positive potential ang uban negative potential sa same time. As the source is alternating ang potential sa Dees altered according sa frequency sa source. Ngayon kon usa ka charged particle gipasok sa point near sa centre sa usa ka Dees sa certain velocity V1. Kon ang movement sa particle perpendicular sa externally applied magnetic field, wala'y pagbag-o sa velocity pero ang charged particle mag-follow sa circular path sa radius
Asa, m gram mao ang mass ug q coulomb mao ang charge sa thrown particle ug B Weber/metre2 mao ang flux density sa externally applied perpendicular magnetic field.
After travelling π radians o 180o sa radius R1 ang charged particle moadto sa edge sa Dee. Ngayon ang time period ug frequency sa applied voltage source adjusted sa time period sa circular motion nga
Ang polarity sa uban Dee becomes opposite sa charged sa particle. Kon ang attraction sa Dee ahead sa moving particle ug repulsion sa Dee sa particle, ang particle gets extra kinetic energy.
Asa, ν
