Ano ang Pambansang Konstruksyon ng Cyclotron?
Bago maintindihan ang pangunahing prinsipyo ng paggana ng Cyclotron, kailangan munang maintindihan ang puwersa sa isang naka-charge na partikulo na nasa paggalaw sa magnetic field at ang paggalaw ng naka-charge na partikulo sa magnetic field.
Puwersa sa Isang Naka-charge na Partikulo na Nasa Paggalaw sa Magnetic Field
Kapag ang isang conductor na may kasamang current conductor na may haba L metro at may current I ampere na inilagay nang perpendikular sa isang magnetic field na may flux density B Weber bawat metro kwadrado, ang puwersa o mas tiyak na sabihin, ang magnetic force na gumagana sa conductor ay
Ngayon, isaisip natin na mayroong total N bilang ng mga mobile free electrons sa conductor na nasa haba L metro na nagdudulot ng current I ampere.
Kung saan, e ang electric charge ng isang electron at ito ay 1.6 × 10-19 coulomb.
Ngayon mula sa equation (1) at (2) makukuha natin
Dito, N bilang ng mga electrons na nagdudulot ng current I ampere, at isaisip na sila'y lumalakad ng haba L metro sa oras t, kaya ang drift velocity ng mga electrons ay
Mula sa equation (3) at (4), makukuha natin
Ito ang puwersa na gumagana sa N bilang ng mga electrons sa magnetic field kaya ang puwersa sa isang electron sa iyon magnetic field ay
Paggalaw ng Naka-charge na Partikulo sa Magnetic Field
Kapag ang isang naka-charge na partikulo ay nasa paggalaw sa magnetic field, may dalawang ekstremong kondisyon. Ang partikulo ay galaw sa direksyon ng magnetic field o ito ay galaw nang perpendikular sa magnetic field.
Kapag ang partikulo ay galaw sa aksis ng direksyon ng magnetic field, ang magnetic force na gumagana sa ito,
Kaya walang puwersa na gumagana sa partikulo, kaya walang pagbabago sa bilis ng partikulo at kaya ito ay galaw sa tuwid na linya na may constant speed.
Ngayon kung ang naka-charge na partikulo ay galaw nang perpendikular sa magnetic field, wala ring pagbabago sa bilis ng partikulo. Ito ay dahil ang puwersa na gumagana sa partikulo ay perpendikular sa paggalaw ng partikulo kaya ang puwersa ay hindi magbibigay ng trabaho sa partikulo kaya walang pagbabago sa bilis ng partikulo.
Ngunit ang puwersa na ito na gumagana sa partikulo nang perpendikular sa kanyang paggalaw at ang direksyon ng paggalaw ng partikulo ay patuloy na magbabago. Bilang resulta, ang partikulo ay galaw sa isang circular path na may constant radius at constant speed sa magnetic field.
Kung ang radius ng circular motion ay R metro, kaya
Ngayon,
Kaya ang radius ng motion ay depende sa bilis ng motion.
Ang angular speed at time period ay constant.
Pangunahing Prinsipyo ng Cyclotron
Ang konsepto ng paggalaw ng naka-charge na partikulo sa magnetic field ay matagumpay na ginamit sa isang aparato na tinatawag na cyclotron. Konseptwal na ito ay napakasimple ngunit ito ay may malaking gamit sa larangan ng engineering, physics, at medicine. Ito ay isang aparato para sa pag-accelerate ng naka-charge na partikulo. Ang paggalaw ng naka-charge na partikulo sa ilalim ng perpendikular na magnetic field ay lubusang ginamit sa aparato na tinatawag na cyclotron.
Konstruksyon ng Cyclotron
Ang aparato na ito ay may tatlong pangunahing bahagi sa konstruksyon
Malaking electromagnet upang lumikha ng uniform na magnetic field sa pagitan ng kanyang dalawang face-to-face na magnetic opposite poles.
Dalawang mababa na hollow half cylinders na gawa sa mataas na conductive metals. Ang mga komponente ng cyclotron na ito ay tinatawag na Dees.
Isang high-frequency alternating high voltage source.
Mga Detalye ng Konstruksyon
Ang Dees ay inilagay nang face to face sa pagitan ng electromagnetic poles. Ang dees ay inilagay nang ang straight edge ay face-to-face na may maliit na gap sa pagitan nila. Ang magnetic flux ng electromagnet ay tumutukoy sa Dees nang eksaktong perpendikular. Ngayon, ang dalawang Dees ay konektado sa dalawang terminal ng alternating voltage source kaya kapag ang isa sa Dees ay nasa positive potential, ang iba ay nasa exact opposite negative potential sa parehong oras. Dahil ang source ay alternating, ang potential ng Dees ay binabago ayon sa frequency ng source. Ngayon, kung isang naka-charge na partikulo ay itinapon mula sa isang punto malapit sa sentro ng isa sa Dees na may tiyak na bilis V1. Dahil ang paggalaw ng partikulo ay perpendikular sa externally applied magnetic field, walang pagbabago sa bilis ngunit ang naka-charge na partikulo ay susundin ang circular path na may radius
Kung saan, m gram ang masa at q coulomb ang charge ng itinapon na partikulo at B Weber/metre2 ang flux density ng externally applied perpendicular magnetic field.
Matapos ang π radians o 180o na may radius R1, ang naka-charge na partikulo ay paparating sa edge ng Dee. Ngayon, ang time period at frequency ng applied
