当电场强度发生变化时,由于带电粒子在电场中的受力将发生变化,从而使粒子的运动状态发生相应的变化,粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动,也可能是变速往复运动。
带电粒子是做单向变速直线运动,还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律(受力特点)的形式有关。
|
图3 图4 |
1、
若粒子(不计重力)的初速度为零,静止在两极板间,再在两极板间加上图3的电压,粒子做单向变速直线运动;若加上图4的电压,粒子则做往复变速运动。
1、
直线加速器
①单级加速器:是利用电场加速,如图2所示。
粒子获得的能量:![]()
|
图2 |
缺点是:粒子获得的能量与电压有关,而电压又不能太高,所以粒子的能量受到限制。
②多级加速器:是利用两个金属筒缝间的电场加速。
粒子获得的能量:![]()
缺点是:金属筒的长度一个比一个长,占用空间太大。
2、带电粒子在电场中的偏转
设极板间的电压为U,两极板间的距离为
,极板长度为
。
运动状态分析:带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后,受到恒定的电场力作用,且与初速度方向垂直,因而做匀变速曲线运动--类似平抛运动如图1。
|
图1 |
运动特点分析:
在垂直电场方向做匀速直线运动
![]()
在平行电场方向,做初速度为零的匀加速直线运动
![]()
![]()
通过电场区的时间:![]()
粒子通过电场区的侧移距离:
粒子通过电场区偏转角:![]()
带电粒子从极板的中线射入匀强电场,其出射时速度方向的反向延长线交于入射线的中点。所以侧移距离也可表示为:![]()