Zum Zyklotronprinzip


Die Beschreibung der Funktion mit den beiden D's steht in jedem Lehrbuch.

Beginne mit Start- Taste.  Nach der Beobachtung könnte man auf die Idee kommen die Amplitude der Wechselspannung zu erhöhen (E-Feld größer), aber die Teilchen bekommen zu großen Bahnradius. Das bekämpfen wir durch höheres B-Feld (B-Feld größer)  und kommen schon auf knapp 1000eV. Nochmalige Erhöhung und wir sind im keV Bereich (beide noch mal größer).
Das Spiel kommt jedoch durch den relativistischen Massenzuwachs zum Ende. Wir müssen weiter synchronisieren und kommen zum Synchrozyklotron. Dies kann mit dieser Animation nicht dargestellt werden.
Basisformeln: Fmag = Fzentri  oder qvB=mv2/r  somit r=mv/qB oder vmax=rmaxqB/m somit Wkin=1/2mv2 = (rmaxqB)2/2m
Zyklotronfrequenz ω=q/m B ( m wird zu m(v),  falls man relativistisch rechnet, Wkin =(m(v)-m0)c2 ).
Für Elektronen ( m=10-30kg und q=1,6 10-19As) mit nur 1eV und B=1Tesla ergeben sich f=2,8 1010 Hz, VHF im wahrsten Sinn des Wortes, und das bei v=5,9 105m/s (sehr schnell) aber einem Bahnradius von nur 3 10-6m. Wie ändern sich diese Zahlen für D's mit r=0,5m?

 

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04. Januar 2006

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