Движение заряженных частиц в магнитном поле icon

Движение заряженных частиц в магнитном поле


Смотрите также:
Внастоящем разделе мы кратко рассмотрим особенности движения заряженных частиц в магнитном и...
Лабораторная работа №2 Моделирование движения небесных тел и заряженных частиц....
Уравнение Шредингера для частицы в электромагнитном поле...
Программа вступительного испытания собеседования для магистерской программы «физика пучков...
Программа курса лекций Лектор проф. В. Г. Сербо ньютонова механика. Центральное поле...
Основные типы ускорителей заряженных частиц...
Реферат По курсу: Квантовая Механика На тему: «Движение в центрально симметричном поле»...
Примеры использования сцинтилляционных счетчиков...
На права X рукописи андерсон майкл Гордон формирование и транспортировка сильноточных импульсных...
Ограниченность теории дальнодействия. Гипотеза Максвелла. Вихревое электрическое поле...
Методические особенности проведения испытаний изделий электронной техники на устойчивость к...
Радиационные условия кп...



Загрузка...
скачать

Урок физики, 10 класс. Учитель Бороненко М.П. Вторая квалификационная категория.



На данном уроке при решении проблемных задач был использован материал космофизического практикума МГУ и НИИЯФ им. Скобельцына. Кроме того, предварительно необходимо рассмотреть вопрос о поведении нейтральных частиц в электрическом и магнитных полях, а так же должна быть оговорена возможность превращения нейтральных частиц в заряженные.




Тема урока: Движение заряженных частиц в магнитном поле.


Цель:

- познакомить учащихся с основными закономерностями движения заряженных частиц в магнитном поле;

- развивать умственные способности учащихся, предложив для решения проблемные теоретические задачи.

- воспитывать в учащихся смелость строить гипотезы.

Ход урока.

  1. Орг. момент

Приветствие, сообщение темы, цели урока.

  1. Повторение.

  1. Работа с сорбонками. (Учащимся предлагаются карточки с буквенными обозначениями, а они, по очереди, называют физическую величину, соответствующие данному буквенному обозначению и единицы измерения)

  2. Фронтальный опрос:

- что наз. э\магнитным полем, сколько компонент в э\м поле, назовите их.

Назовите силовую характеристику электрического поля? Магнитного?

- назовите силу, которая действует со стороны э\м поля, назовите компоненты этой силы.

- как получить из нейтрального атома ион? От чего зависит знак заряда иона?

  1. Проверка домашнего задания: один учащийся решает домашнюю задачу у доски; остальные, тем временем, выполняют работу по вариантам:

1 вариант




№1 Какое это поле: а) =0, 0; б) =0, =0

№2 Нарисуйте траекторию движения протона в электрическом поле. Что происходит со скоростью протона?







№3 Каков знак заряда частицы, если попадая в электрическое поле скорость частицы не претерпевает никакого изменения?


2 вариант



№1 Какое это поле: а) 0, =0; б) 0, 0

№2 Нарисуйте траекторию движения электрона в электрическом поле. Что происходит со скоростью электрона?













№3 Возможен ли случай, когда скорость заряженной частицы, попавшей в электрическое поле остаётся без изменения?


  1. Проверка самостоятельной работы: учащиеся обмениваются работами и, обсуждая устно ответы на вопросы, исправляют ошибки. После этого весь класс проверяет работу у доски.

  2. Подведение итогов повторения.




  1. Новый материал.

  1. Запись в тетрадях темы урока, напоминание цели, сообщение задач.




  1. Рассказ учителя.

=0 0

Рассмотрим однородное магнитное поле; тогда сила Лоренца состоит только из магнитной компоненты, модуль которой равен:

Fл=|q|VB sin α

От чего зависит модуль силы Лоренца? (учащиеся отвечают исходя из величин, входящих в формулу).

Т.е. возможно несколько вариантов движения заряженной частицы в магнитном поле. Заряд частицы влияет только на направление её вращения вокруг силовой линии, поэтому не будем обращать внимание на знак заряда частицы.

а) Направление скорости параллельно вектору магнитной индукции, тогда

α = 00 или 1800, тогда Fл=0, т.е. на частицу, движущуюся параллельно вектору магнитной индукции, магнитное поле не действует (скорость остаётся без изменений).

б) Направление скорости перпендикулярно вектору магнитной индукции, тогда

α = 900

Fл=|q|VB, т. е. сила Лоренца максимальна.

Если вспомнить, что произведение скорости на вектор магнитной индукции векторное, то станет ясно, что сила является вектором, перпендикулярным плоскости, в которой лежат вектор магнитной индукции и скорость. Т.к. сила перпендикулярна скорости, то модуль скорости не изменяется, изменяется только её направление, т.е. траектория движения – окружность.

ma= |q|VB

2

m = |q|VB , тогда R=

Направление силы Лоренца находится по правилу левой руки:

Если левую руку расположить так, что:

    1. Перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции входит в ладонь

    2. Четыре вытянутых пальца показывают направление скорости положительного заряда

    3. То отогнутый на 900 градусов большой палец покажет направление силы Лоренца.

    4. Если заряд отрицательный, то сила Лоренца направлена в противоположную сторону.

^ Демонстрация движения заряженной частицы в магнитном поле («Открытая физика»)

в) Рассмотрим случай, когда вектор магнитной индукции направлен к скорости заряженной частицы под углом. Тогда её скорость можно разложить на перпендикулярную и параллельную составляющую. Параллельная составляющая определяет движение частицы вдоль линий вектора магнитной индукции, а перпендикулярная определяет вращение частицы вокруг этих линий в плоскости им перпендикулярной, т.е. заряженная частица двигается по винтовой линии (аналогия захвата).

^ Демонстрация движения заряженной частицы в магнитном поле («Открытая физика»)


  1. Проверка понимания учащимися нового материала, закрепление.

    1. Фронтальный опрос:

- Что является определяющим в движении заряженных частиц в однородном магнитном поле?

- Какие частные случаи движения заряженных частиц в однородном магнитном поле вы знаете?

- Как найти направление магнитной силы Лоренца?

2. Проблемная задача №1

- Известно, что магнитное поле Земли в первом приближении - диполь. До космических полётов считалось, что захват заряженных частиц в магнитным полем Земли невозможен (по теореме Штёрмера: заряженные частицы любых энергий, налетающие на магнитные диполь с больших расстояний отражаются). Поэтому открытие радиационных поясов, содержащих множество захваченных частиц, было неожиданностью. Объясните, каким образом можно объяснить захват заряженных частиц извне.

Учащиеся предлагают различные теории.

Этот запрет можно обойти 2 способами: инжектировать заряженные частицы с торцов ловушки вдоль силовых линий, или заполнять ловушку нейтральными частицами, а затем ионизировать их.

В областях полярных сияний в ионосфере генерируются положительные заряженные частицы (протоны, ионы) энергии порядка 10-20 кэВ, которые, благодаря последующему ускорению, вносят большой вклад в кольцевой ток.

Второй способ (альбедный механизм). При взаимодействии высокоэнергичных ГКЛ с частицами атмосферы рождаются, кроме всего прочего, нейтроны. Которые попадают в радиационные поясами при бетта распаде рождают электроны и протоны, которые и захватываются магнитной ловушкой. Энергия таких частиц порядка десятка МэВ. Этот механизм генерирует не более 1 % радиационных поясов. Основным источником РП является плазма солнечного ветра. Проникая в магнитосферу, частицы ускоряются в магнитосферном хвосте, Эл. и М. полями транспортируются в магнитную ловушку, вновь ускоряются и захватываются РП.

  1. Проблемная задача №2

Предложите механизмы ускорения заряженных частиц в магнитосфере Земли.

  1. Решение задач.


х х х х . . . . . . . .

х х х х х х х х . . . . . . . .

х х х х х х х х . . . . . . . .

х х х х


  1. Подведение итогов

  2. Выставление оценок, Д\З.






Скачать 52,11 Kb.
оставить комментарий
Дата07.09.2012
Размер52,11 Kb.
ТипУрок, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх