電子感應加速器是利用變化磁場產生的電場來加速電子的，如圖所示．在圓形磁鐵的兩極之間有一環形真空室，用交變電流充...

問題詳情：

電子感應加速器是利用變化磁場產生的電場來加速電子的，如圖所示．在圓形磁鐵的兩極之間有一環形真空室，用交變電流充磁的電磁鐵在兩極間產生交變磁場，從而在環形室內產生很強的電場，使電子加速被加速的電子同時在洛倫茲力的作用下沿圓形軌道運動，沒法把高能電子引入靶室，能使其進一步加速在一個半徑為r=0.84m的電子感應加速器中，電子在被加速的時間內獲得的能量為120MeV．這期間電子軌道內的高頻交變磁場是線*變化的．磁通量從零增到1.8Wb，求：

    (1) 當交變磁場線*增強時，電子所處的環形真空室內產生的感應電動勢大小？

    (2) 電子在環形真空室*繞行了多少周？

    (3) 有人説，根據麥克斯韋電磁場理論及法拉第電磁感應定律，電子感應加速器要完成電子的加速過程，電子軌道內的高頻交變磁場也可以是線*減弱的，效果將完全一樣，你同意嗎？請簡述理由．

【回答】

(1)由麥克斯韋電磁場理論知，當交變磁場線*增強時，電子所處的環形真空室內將產生感應電動勢，該電動勢可由法拉第電磁感應定律求出，令為，

  則

(2)電子在環形真空室中運動一週被電場加速做功為

  故獲得120MeV的能量需繞行的週數為

(3)不同意

  由   得

  儘管交變磁場線*減小也可以產生感應電場使電於加速，但減小的磁場不能提供越來越大的洛侖茲力以維持電子繞行時的向心力

知識點：電磁感應單元測試

題型：計算題