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电容 电场 磁场 加速粒子 能量来源 不守恒

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/06/05 08:50:37
电容 电场 磁场 加速粒子 能量来源 不守恒
两处相同匀强磁场,中间空白空间有一平行板电容器,极板中央有一小孔,带的电量为Q,一正离子从小孔垂直于极板进入电场,加速后,进入磁场,半圆偏转(碰不到极板),穿过空白区,进入另一磁场,半圆偏转,进入电场,再次加速,重复前述过程,动能一直增加,是什么能转化而来?
若是电场能,电荷量又是如何减少的呢?
希望讲详细点,谢谢诸位大师了!
你的推理中的最大问题就是弄错了平板电容的电场分布.只有两面都是无穷大平面的平板电容才会将电场线完全局限于两板之间,而有限大的板、带孔的板都会使电场线由边缘或孔“泄露”到整个空间中去.尽管外面的场强小得多,但它们分布的范围却也宽广得多.正离子在两板间快速而短暂地加速,在两板以外则是缓慢而长久地减速.正离子第二次回到板上的一个孔时,速度正好减小到最初的速度.
其实你从电势的分布能更好地看出动能与电势能之间是如何周而复始的转化的.这就像在重力场中,如果没有所有阻力,过山车可以无限制地一直运动下去.下滑时,重力令其加速;上爬时,重力又让它减速.
另外,前两段的推理中忽视了电荷的辐射.其实任何带电的物体在作加速运动时总是要辐射出电磁波的.你说的正离子,无论是在两板间加速,还是在两板外减速,抑或是在磁场中做圆周运动,都是有加速度的运动,所以都有辐射出电磁波.电磁波是携带能量的,所以,最终正离子会越来越慢,它的初始动能会不断转变成电磁辐射能.