初速度V、带电为g的粒子平行磁感线射入匀强磁场,粒子作什么运动?若垂直入射到一均匀磁场B中,粒子的做什么运动,给出若带电粒子的入射角度和磁场方向成30°角,粒子又将做什么运动?如果是周期性运动,请写出周期的表达式。
时间: 2024-03-11 07:45:08 浏览: 32
根据洛伦兹力的公式,带电粒子在磁场中受到一个垂直于速度和磁场方向的力,其大小为:
F = qVB
其中,q为粒子电荷量,V为粒子速度,B为磁场强度。
1. 当粒子平行于磁场方向运动时,速度与磁场方向垂直,因此粒子将做匀速圆周运动。
2. 当粒子垂直入射到一均匀磁场B中,速度与磁场方向成90°角,因此粒子将做匀速圆周运动。
3. 当带电粒子的入射角度和磁场方向成30°角时,速度可以分解为垂直于磁场方向和平行于磁场方向的两个分量。垂直于磁场方向的分量将使粒子做匀速圆周运动,平行于磁场方向的分量将使粒子做匀速直线运动。因此,粒子将做螺旋线运动。
如果粒子做周期性运动,其周期可以通过以下公式计算:
T = 2πm / (qB)
其中,m为粒子质量。
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用matlab写一段带电粒子在磁镜中运动的代码并显示磁感线
以下是一个简单的 Matlab 代码,可以模拟带电粒子在磁镜中运动,并显示磁感线:
```matlab
% 定义常量
q = 1.602e-19; % 电荷量
m = 9.109e-31; % 质量
B0 = 1; % 磁感应强度
L = 0.1; % 磁镜长度
r0 = [0; 0; 0]; % 初始位置
v0 = [1e5; 0; 0]; % 初始速度
% 定义微分方程
fun = @(t, y) [y(4); y(5); y(6); q/m*(y(5)*B0); -q/m*(y(4)*B0); 0];
% 求解微分方程
tspan = [0 1e-6];
y0 = [r0; v0];
[t, y] = ode45(fun, tspan, y0);
% 绘制轨迹
plot3(y(:,1), y(:,2), y(:,3));
hold on;
% 计算磁感线
[X, Y, Z] = meshgrid(-L/2:0.01:L/2, -L/2:0.01:L/2, -L/2:0.01:L/2);
Bx = 0;
By = -B0*X/L;
Bz = 0;
B = sqrt(Bx.^2 + By.^2 + Bz.^2);
% 绘制磁感线
isosurface(X, Y, Z, B, 0.5);
axis equal;
```
代码中使用了 Matlab 的 ode45 函数求解微分方程,其中微分方程描述了带电粒子在磁镜中受力的情况。接着,通过计算磁感线并绘制磁感线的等值面,可以直观地展示出磁镜中的磁场分布。
一根磁感线为什么能完全处于闭合曲面内
磁感线是用来描述磁场的线条,其方向与磁场方向相同。在一个闭合曲面内,磁感线可以完全处于该曲面内,因为磁场是一个连续的场,不存在磁场线的起点或终点,因此磁感线可以在闭合曲面内任意穿梭,而不会离开该曲面。这也是磁场的一个重要特性,即任何闭合曲面内的磁通量都是守恒的。
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