麦克斯韦电磁理论认为:变化的磁场会在其周围空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场,如图甲所示。

(1)若图甲中磁场B随时间t按B=B0+kt(B0、k均为正常数)规律变化,形成涡旋电场的电场线是一系列同心圆,单个圆上形成的电场场强大小处处相等。将一个半径为r的闭合环形导体置于相同半径的电场线位置处,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势。求:

a. 环形导体中感应电动势E感大小;

b. 环形导体位置处电场强度E大小。

(2)电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图乙所示,图的上部分为侧视图,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。图的下部分为真空室的俯视图,电子从电子枪右端逸出,当电磁铁线圈电流的大小与方向变化满足相应的要求时,电子在真空室中沿虚线圆轨迹运动,不断地被加速。

若某次加速过程中,电子圆周运动轨迹的半径为R,圆形轨迹上的磁场为B1,圆形轨迹区域内磁场的平均值记为(由于圆形轨迹区域内各处磁场分布可能不均匀, 即为穿过圆形轨道区域内的磁通量与圆的面积比值)。电磁铁中通有如图丙所示的正弦交变电流,设图乙装置中标出的电流方向为正方向。

a. 在交变电流变化一个周期的时间内,分析说明电子被加速的时间范围;

b. 若使电子被控制在圆形轨道上不断被加速,B1与之间应满足B1= 的关系,请写出你的证明过程。

 0  150803  150811  150817  150821  150827  150829  150833  150839  150841  150847  150853  150857  150859  150863  150869  150871  150877  150881  150883  150887  150889  150893  150895  150897  150898  150899  150901  150902  150903  150905  150907  150911  150913  150917  150919  150923  150929  150931  150937  150941  150943  150947  150953  150959  150961  150967  150971  150973  150979  150983  150989  150997  176998 

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