W cyklotronie protony o masie 1,67*[tex]10^{-27}[/tex] kg sa rozpędzane do energii 1keV. Maksymalny promień okręgu, po którym jeszcze może poruszać się proton wynosi 0,4m. Oblicz wartość indukcji jednorodnego pola magnetycznego w tym cyklotronie oraz okres obiegu protonu podczas przyspieszenia.

Odpowiedź :

Protony o takiej energii są jeszcze nierelatywistyczne.

Na ładunek w polu magnetycznym działa siła Lorentza, która pełni rolę siły dośrodkowej

[tex]eVB=\frac{mV^2}{r}\\eBr=mV\\B=\frac{mV}{er}\\E=\frac{mV^2}{2}\\V=\sqrt{\frac{2E}{m}}\\B=\frac{\sqrt{2Em}}{er}\\B=\frac{\sqrt{2\cdot 1.6\cdot10^{-16}J\cdot1.67\cdot10^{-27}kg}}{1.6\cdot10^{-19}C\cdot 0.4m}\approx11.4mT[/tex]

Częstość cyklotronowa

[tex]\omega_C=\frac{eB}{m}=\frac{\sqrt{2E/m}}{r}\\\frac{2\pi}{T}=\frac{\sqrt{2E/m}}{r}\\T=\frac{2\pi r}{\sqrt{2E/m}}\\T=\frac{2\pi\cdot0.4m}{\sqrt{2\cdot1.6\cdot10^{-16}J/(1.67\cdot10^{-27}kg)}}\approx5.7\mu s[/tex]

pozdrawiam