CN103839466B - 一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法 - Google Patents

一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法，将可移动支撑平面置于与磁场方向垂直的水平面内，以便于在磁场中放置所需模拟设备；将高电导率导体丝两端分别利用固定支撑点、滑动支撑点固定在可移动支撑平面上；将直流恒流电源正、负极分别通过固定支撑点、滑动支撑点连接到高电导率导体丝；打开直流恒流电源，使高电导率导体丝获得一定大小的电流；高电导率导体丝将会以一定的圆弧状展开；通过移动滑动支撑点可获得高电导率导体丝在磁场内的不同形状，并通过拉力计读出高电导率导体丝上的张力；通过电流和张力计算出此时载流高电导率导体丝所代表的带电粒子的动量。本发明脱离对真实带电粒子的需求，其应用更方便、更灵活。

Description

一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法
技术领域
本发明涉及带电粒子在磁场中运动轨迹领域，具体涉及一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法。
背景技术
带电粒子在磁场中运动轨迹，由于涉及真空环境而很难实现实时观测；目前采用的荧光法会对所观测的带电粒子造成损失；现行的带电粒子在磁场中运动方法多为计算机模拟，其效果不够直观。
发明内容
本发明提供了一种基于载流导线技术用于模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法，可以直观表现出粒子在磁场中运动轨迹，可有效避免真空环境对粒子轨迹观测的限制；该模拟方法脱离对真实带电粒子的需求，其应用更方便、更灵活
本发明采用的技术方案是：
一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将可移动支撑平面置于与磁场方向垂直的水平面内，以便于在磁场中放置所需模拟设备；
步骤2：将高电导率导体丝一端利用固定支撑点固定在可移动支撑平面上；高电导率导体丝另一端利用滑动支撑点固定在可移动支撑平面上；
步骤3：将直流恒流电源正极通过固定支撑点连接到高电导率导体丝，将直流恒流电源负极通过滑动支撑点连接到高电导率导体丝；
步骤4：打开直流恒流电源，使高电导率导体丝获得一定大小的电流I；在外界磁场B和高电导率导体丝所受洛伦兹力的作用下，高电导率导体丝将会以一定的圆弧状展开；通过移动滑动支撑点可获得高电导率导体丝在磁场内的不同形状，并通过拉力计读出高电导率导体丝上的张力T，拉力计设在滑动支撑点处；通过电流I和张力T可计算出此时载流高电导率导体丝所代表的带电粒子的动量；
步骤5：在已知带电粒子的动量和确定粒子种类的情况下，则可确定上述方法所获得的高电导率导体丝所代表的带电粒子的能量；此时，将带电粒子在磁场中运动的轨迹用高电导率导体丝反映出来。
所述的一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法，其特征在于，由于高电导率导体丝电流是通过固定支撑点、滑动支撑点与直流恒流电源相连，因此所述的固定支撑点、滑动支撑点也可放置在磁场中，以便全面模拟带电粒子在磁场中的运动。
本发明的优点是：
本发明的高电导率导体丝的电流通过支撑点获得，可避免其余部分通电对高电导率导体丝张力带来的影响；高电导率导体丝表示的是一定动量的带电粒子的运动轨迹，因此其模拟的轨迹具有广泛性，可以是多种带电粒子在不同能量下粒子运动轨迹的反映；该模拟方法脱离对真实带电粒子的需求，其应用更方便、更灵活。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明高电导率导体丝展开示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法，包括以下步骤：
步骤1：将可移动支撑平面1置于与磁场方向垂直的水平面内，以便于在磁场中放置所需模拟设备；
步骤2：将高电导率导体丝2一端利用固定支撑点3固定在可移动支撑平面1上；高电导率导体丝2另一端利用滑动支撑点4固定在可移动支撑平面1上；
步骤3：将直流恒流电源5正极通过固定支撑点3连接到高电导率导体丝2，将直流恒流电源5负极通过滑动支撑点4连接到高电导率导体丝2；
步骤4：打开直流恒流电源5，使高电导率导体丝2获得一定大小的电流I；在外界磁场B和高电导率导体丝2所受洛伦兹力的作用下，高电导率导体丝2将会以一定的圆弧状展开；通过移动滑动支撑点4可获得高电导率导体丝2在磁场内的不同形状，并通过拉力计6读出高电导率导体丝2上的张力T，拉力计6设在滑动支撑点4处；通过电流I和张力T可计算出此时载流高电导率导体丝2所代表的带电粒子的动量；
步骤5：在已知带电粒子的动量和确定粒子种类的情况下，则可确定上述方法所获得的高电导率导体丝2所代表的带电粒子的能量；此时，将带电粒子在磁场中运动的轨迹用高电导率导体丝2反映出来。
由于高电导率导体丝2电流是通过固定支撑点3、滑动支撑点4与直流恒流电源5相连，因此所述的固定支撑点3、滑动支撑点4也可放置在磁场中，以便全面模拟带电粒子在磁场中的运动。

Claims (2)

1.一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将可移动支撑平面置于与磁场方向垂直的水平面内，以便于在磁场中放置所需模拟设备；
步骤2：将高电导率导体丝一端利用固定支撑点固定在可移动支撑平面上；高电导率导体丝另一端利用滑动支撑点固定在可移动支撑平面上；
步骤3：将直流恒流电源正极通过固定支撑点连接到高电导率导体丝，将直流恒流电源负极通过滑动支撑点连接到高电导率导体丝；
步骤4：打开直流恒流电源，使高电导率导体丝获得一定大小的电流I；在外界磁场B和高电导率导体丝所受洛伦兹力的作用下，高电导率导体丝将会以一定的圆弧状展开；通过移动滑动支撑点可获得高电导率导体丝在磁场内的不同形状，并通过拉力计读出高电导率导体丝上的张力T，拉力计设在滑动支撑点处；通过电流I和张力T可计算出此时载流高电导率导体丝所代表的带电粒子的动量；
步骤5：在已知带电粒子的动量和确定粒子种类的情况下，则可确定上述方法所获得的高电导率导体丝所代表的带电粒子的能量；此时，将带电粒子在磁场中运动的轨迹用高电导率导体丝反映出来。
2.根据权利要求1所述的一种模拟带电粒子在磁场中运动轨迹的方法，其特征在于，由于高电导率导体丝电流是通过固定支撑点、滑动支撑点与直流恒流电源相连，因此所述的固定支撑点、滑动支撑点也可放置在磁场中，以便全面模拟带电粒子在磁场中的运动。
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