Глава 1. Электродинамика

Модель 1.14.  Селектор скоростей

В целом ряде устройств, например, в масс-спектрометрах, необходимо выполнить предварительную селекцию заряженных частиц по скоростям. Этой цели служат так называемые селекторы скоростей.

В простейшем селекторе скоростей заряженные частицы движутся в скрещенных однородных электрическом и магнитном полях. Электрическое поле создается между пластинами плоского конденсатора, магнитное – в зазоре электромагнита. Начальная скорость заряженных частиц направлена перпендикулярно векторам и

На заряженную частицу действуют две силы: электрическая сила qE и магнитная сила Лоренца qυB. При определенных условиях эти силы могут точно уравновешивать друг друга. В этом случае заряженная частица будет двигаться равномерно и прямолинейно. Пролетев через конденсатор, частица пройдет через небольшое отверстие в экране.

Условие прямолинейной траектории частицы не зависит от заряда и массы частицы, а зависит только от ее скорости:

В компьютерной модели можно изменять значения напряженности электрического поля E индукции магнитного поля B и начальную скорость частиц υ. Опыт по селекции скоростей можно выполнять для электрона, протона, α-частицы и полностью ионизированных атомов урана-235 и урана-238.