Всем привет. Возможно туплю, но не понимаю такой вещи.
Протон влетает в постоянное магнитное поле, направленное перпендикулярно его движению, на него начинает действовать сила Лоренца, к начальной скорости, к вектору, добавляется составляющая, направленная под 90 градусов относительно начальной скорости. Модуль вектора скорости увеличивается, процесс повторяется, протон раскручивается, ускоряется, и покедая магнитное поле, вылетает с бОльшей скоростью, чем влетал. Откуда берётся дополнительная энергия!!? Если скорость сопоставима со скоростью света, можно наверное говорить об изменении массы, и тем самым убрать противоречее, но если скорости не высоки, то откуда берётся энергия?

В постоянном магнитном поле энергия сохраняется, так как сила Лоренца перпендикулярна скорости (скалярное произведение силы на скорость равно нулю).

и чего из этого следует?

То, что вектор скорости только поворачивается, не изменяясь по модулю.

Как это не изменяется!!? сила лоренца вызывает ускорение направленное в том же направлении, а вслед за ускорением скорость. Магнетрон не так разве работает?

Сила Лоренца - векторное произведение скорости на поле - перпендикулярна и тому и другому. Это везде написано, не я выдумала.

Так я с этим не спорю! Не вижу как из этого следует " что вектор скорости только поворачивается, не изменяясь по модулю."

http://ru.wikipedia.org/wiki/Магнетрон (СВЧ генератор) точно работает не так. Вы его с ускорителем частиц не спутали? Да и в ускорителях магнитное поле используется только для изменения траектории частиц (чтоб по кольцу бегали) без изменения их энергии. Разгоняют частицы электрическими или электромагнитными полями.

2 2 Tanya:

Влетая в поле протон не повернётся ни на градус до тех пор, пока в векторе скорости не появится составляющая сонаправленная с силой лоренца. Если его смещает влево это значит появляется составляющая направленная влево. а если есть составляющая то их сумма больше исходной скорости.

thermit:
возможно спутал, )ушёл думать...

Сумма как раз и остается постоянной, а компоненты изменяются. Математически Вам уже это выше пояснили.
Магнитное поле действует только на движущиеся заряды. Если бы оно передавало энергию заряду, то оно действовало бы и на покоящиеся заряды, ускоряя их. Посмотрите еще раз математическое выражение силы Лоренца - туда входит скорость, а если она нулевая, то...

Мало того, его скорость будет уменьшаться, за счет излучения

Есть такой ускоритель - бетатрон. Там магнитное (нарастающее) поле и удерживает и ускоряет. Ускоряет, естественно, за счет возникновения при этом электрического поля.

а протон это что... на него действует сила Лоренса? протон больше и тяжелей электрона и положительно заряженная частица ...а из чего протоны состоят?
1,6×10^33 лет для распада в позитрон и нейтральный пион...

По последним сведениям(уже официальным) - таки из кварков...

Действительно, составляющая скорости "влево" растет, но как раз благодаря ей появляется составляющая силы Лоренца, направленная назад, которая уменьшает продольную составляющую скорости (которая "вперед"). В итоге модуль скорости остается постоянным

всё равно не понимаю( пусть изначально вектор скорости был направлен вдоль оси ординат, а поле вдоль оси апликат. вот влетел протон в магнитное поле, сила действующая на него направлена нормально к вектору скорости, т.е. ускорение которое передаётся протону этой силой, направлено вдоль оси абсцис и соответствеено на изменение скорости по оси ординат влиять не должно. Ускорение приводит к появлению составляющей скорости по оси абсцис, которая поворачивает общий вектор скорости и вроде как, увеличивает скорость по модулю. Вот как уменьшается составляющая скорости по оси ординат?

В начальный момент отклонения от прямолинейного движения , электрон на испытывает тормозящего ускорения вдоль начального вектора скорости. Но по мере движения по криволинейной (круговой ) орбите , центростремительное ускорение будет его тормозить вдоль направления первоначальной скорости, потому что вектор силы будет менять направление . Центростремительное ускорение по определению не совершает работы во вращательном движении , с формальной точки зрения хотя бы потому что векторное произведение силы на скорость всегда равно нулю, из-за косинуса угла.
Возмите механическую аналогию. Шарик, запущенный по стенке цилиндра не станет наращивать модуль скорости и соответственно энергию.

Мне кажется, Вы зациклились на прямоугольной системе координат. В радиальной системе (радиус-угол) эта задача гораздо проще смотрится. Есть и другие системы координат. А вообще, система координат вторична, а вектор первичен. Надо менять образ мышления...

Если взять протон, привязать к нему веревку, и вертеть над головой, то вектор будет меняться, скорость - нет.

Там в трубке (если речь идет про синхро(просто/фазо/цикло/)троны), по которой протоны летают, есть ускоряющий промежуток - резонатор, который подпитывает ускоряемые частицы. И как Tanya заметила, есть еще бетатроны, где ускорение происходит за счет индуцированного электрического поля. Электрическое поле ускоряет, магнитное поворачивает и фокусирует.

Слушайте, ну почитайте про математику, в конце концов. И про школьную физику. Как кораблики в космосе по орбите летают и почему так долго, несмотря на то, что постоянно падают на Землю. Здесь же не лучшее место чтобы рассказывать вам про дифференциальное исчисление.

появление составляющей скорости по оси абсцис приводит к появлению составляющей силы Лоренца направленной ВДОЛЬ ОСИ ОРДИНАТ и ТОРМОЗЯЩЕЙ протон. Соответственно компонента скорости вдоль оси ординат уменьшается, вдоль оси абсцис - растет, модуль скорости не меняется, частица движется по окружности.

Во! терь понятно!

Ещё есть один вопрос. Суть его демонстрирует рисунок. Берём вакуумный диод, подключаем к ниму напряжение достаточное для появления тока, и подаём постоянное магнитное поле, часть разогнанных электронов не достигнут анода, а улетят предположим в безвоздушное пространство. Увеличивая индукцию, можно добиться того, что все электроны не попадут на анод и тут собственно вопрос. Рас нету тока анода, то нету и тока через источник, т.е. он не отдаёт никакой мощности, тогда откуда берётся энергия у улетающих вбок электронов? )Второй вопрос, если электроны не возвращаются к источнику, то откуда они берутся на катоде? ))ну и собственно, всё-таки, как замыкается эта система, как улетающие вбок электроны возвращаются к источнику?

Поищите - это называется - движение в скрещенных полях.
Тут -http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/elec_txt.htm
с мультиком. В системе отсчета, движущейся со скоростью дрейфа решение становится более наглядным.

1) Ток - следствие попадания электрона на анод, но ускорение электрон приобретает еще до анода - под действием эл. поля;
2) Электроны на катоде возникают благодаря термоэлектронной эмиссии, а уж ток анода - следствие;
3) Думаю, всё ясно из 2).

2Tanya
Эм, не совсем понял как те два случая относятся ко мне, у меня начальная скорость совпадает с вектором электрической напряжённости, индукция пытается превратить тракторию в круговую, но область в которой присутствует магнитная индукция ограничена геометрически согласно рисунку, после вылета электронов вбок на них ни магнитная индукция, ни, вроде, электрическая напряжённость не действует.

Это к электронам относится. А мне не совсем понятно, о чем Вы спрашиваете?
Вам ответили, как считать. Считайте.

2EUrry:


Если катод просто нагреть, то некоторой части электронов в атомах, становится проще оторваться от ядра, покинуть ядро самостоятельно только из-за тепла вроде электроны не могут, на скоко я помню, нагретое тело излучает фотоны и электромагнитные волны, электроны отдавшие энергию на эти излучения опускаются на энергетические уровни с меньшей энергией, остваясь при этом в атоме(?). Всё-таки, ИМХО, необходимым условием для протекания тока в такой лампе, является возврат электронов к катоду, для повторного излучения. И всё-таки пока не ясно как они возвращаюся.

Есть такой дефект в электронно-лучевых трубках - потеря эмиссионной способности катодов. Вы претендуете на "вечный кинескоп"?

Т.е. поток электронов от катода к люминофору в ЭЛТ не вызывает тока в проводах идущих к катоду вообще? И объясняется исключительно количеством электронов в металле катода? тода непонятно - потребления тока нету, а энергия на свечение люминофора откуда-то берётся. ИМХО электроны после люминофора стекают к аноду и их движение представляет собой замкнутую систему, а потеря эмиссионной способности катода связана не с уменьшением количества электронов в атомах металла, а с испарением металла с катода и с коррозией поверхности.

Эффект Холла
Мощность источника тратится на разгон электронов и преодоление потенциала выхода

а он то тут причём? и где?



понятно что на эмиссию и разгон электронов должна тратиться энергия от источника, ну так в этом-то и вопрос, что на первый взгляд тока анода нету, и соответственно высасывание энергии из батарейки на рисунке не происходит.

Это имхо, правильная мысль. Энергия электрического поля конденсатора, образованного пластинами анода и катода, расходуется на разгон электронов. Другими словами - Ваш конденсатор разряжается , но не во внутренней цепи а во внешней. Не было бы батареи - поле ослабевало бы (конденсатор разряжался ) На его подзаряд и требуется энергия батарейки. Это процесс быстро прекратится, если не принимать дополнительных мер.

Чтобы электроны двигались условно "вечно" и улетали от вашей схемы , необходимо чтобы они не испытывали тормозящего действия поля , после выхода из области разгона.
Для этого потенциал "анода" одновременнно с потенциалом катода не должен со временем повышаться (система, систематически теряющая заряд, повышает свой потенциал в пространстве или по отношению к окружению). А это потребует "внешнего" источника энергиии , в котором будет существовать ваш ток электронов в замкнутом контуре.

Ваш вопрос имеет аналогию с электронной лампой , где Ваша схема это катод+управляющая сетка+ источник между ними. А внешняя цепь - источник питания анода , минус которого подсоединен либо к катоду (1) , либо к "+" первого источника (2).
В случае (1) энергия сеточного источника не теряется, так как энергия "разогнанных " электронов будет определяться не напряжением катод-анод, а только сетка-анод.
В случае (2) энергия сеточного источника теряется в анодном токе.

Ага, т.е. анод-катод рассматриваем, как конденсатор на обкладках которого скажем + и - Q/2, энергия в такой штуке равна Q*Q/2*C. Электрон, оторвавшись от катода, отбирает от него свой заряд "e" и тем самым уменьшает энергию конденсатора и именно эта энергия идёт на ускорение этого электрона. Если электроны летят непосредственно к аноду, то к уменьшению заряда катода (по модулю) прибавляется уменьшение заряда анода, на ту же величину "e" и если источник способен отдать необходимый ток, то он скомпенсирует это уменьшение. Если подать магнитное поле и отклонить электроны в сторону от анода, то вскоре заряды на катоде кончатся и эмиссия прекратится, а улетевшие электроны будут обладать энергией равной разнице между энергией конденсатора с зарядом +/-(Q/2) и энергией конденсатора с зарядом (+Q/2)/"0".
Здорово!) вроде всё сходится =)
Токо не совсем понятно, как будет вести себя батарейка. По сути этот девайс стремится сохранить разность потенциалов между обкладками, на скоко позволяет ей ток. А тут, при подачи магнитного поля и улёта электронов с катода, один из потенциалов вдруг начинает уменьшаться по модулю, поидее она должна начать поднимать потенциал анода! отбирая от него электроны. И получается, что когда потенциал катода с некоторого отрицательного значения за счёт эмиссии "мимо анода" поднимится до "0", то собственно потенциал анода поднимится ровно на тоже значение и вроде бы эмиссия - то может продолжаться тогда и дальше!(?)

До тех пор пока средний потенциал катода с анодом не превысит энергию первых испущенных электронов ( в электрон-вольтах понятнее ) . А как только превысит - первые и все последующие электроны сообразят " а куда это мы летим от системы имеющей положительный заряд в пространстве, не пора ли вернуться ? Что-то сильно тянет нас обратно . И вот, эти электроны повернут назад , и начнут роиться вокруг вашего диода как рой неправильных пчел и искать дырочку , чтобы осесть на аноде диода (ну не на катоде -же , у которго потенциал ниже ) . Если дырочку не найдут ( вы например их чем-то отгоняете) , то создадут пространственный заряд вокруг Вашей схемы, с направлением эл поля таким, чтобы у других электронов никакой мотивации лететь мимо анода не возникало. Цепь замкнется, по-любому.

Не, не для того мы их вбок направляли, чтоб они к аноду возвращались! Пускай лучше где-нидь они испытывают торможение, и теряют энергию, которая выделяется например в виде тепла, и копятся где-нибудь вдали от анода/катода, ну или возвращаются к аноду, но "очень не скоро". Меня ещё один вопрос интересует:

С катода улетают электроны, тем самым увеличивается потенциал катода, источник, стремясь сохранить разность потенциалов, отбирает электроны от анода, повышая тем самым его потенциал. Электроны улетают, через источник идёт ток, потенциал анода и катода растёт. На сколько полагал раньше, электрический потенциал в точке полностью определяется зарядом, т.е. суммой присутствующих в этой точке элетронов или дырок. Т.е. рост потенциала анода, тогда - это уменьшение количества электронов в аноде. Если так, то рано или поздно, электроны там кончаться и тогда вроде бы невозможно будет увеличить потенциал анода!=) На практике всегда считал, что напряжение ограничено только пробоем, и ничем другим.
Есть ли действительно описанное ограничение напряжения на аноде!?

Прикольно.
"Когда работаешь над вечным двигателем, нет времени на расчёты" .

Ради интереса посчитайте силу электрического взаимодействия между двумя кусками железа, с одного из них 1% электронов перенесен на другой
мысли о возможности исчерпания электронов быстро отпадут

не ну, какая бы разность потенциалов не получилась, это будет число, предел выше которого нини)

Вы пытаетесь применить понятия классической физики.
А здесь уже ИМХО вступает в действие квантовая

я просто пытаюсь понять чего будет, с любой позиции)


супер! готов выслушать вашу теорию происходящего с электронами и потенциалами!)

К сожалению, в квантах не разбираюсь (только основы изучали - много лет назад)
А вообще, ИМХО - эти вопросы из серии "что будет, если всеразрушаюзй шар врежется в неразрушимую стену"

См. любой курс механики (например Сувухин т.1), теормеха (Гольдфарб, Ольховский), мат.анализа (раздел триедр Френе - кривизна, кручение). Если скорость --- вектор-функция V(t), её можно представить в виде произведения v(t)E(t), где v(t) --- скалярная функция, v(t)=|V(t)| (модуль скорости), E(t) --- вектор-функция (направление скорости). Очевидно |E(t)|=1 при всех t.

Посчитаем ускорение. A(t)=V'(t)= v'(t)E(t)+v(t)E'(t). Легко проверяется (ну или в курс механики/матана можно заглянуть), что E'(t) перпендикулярно E(t) (и V(t)). Таким образом, ускорение представляет из себя сумму двух слагаемых Aкас(t)=v'(t)E(t) и Aнорм(t)=v(t)E'(t). Очевидно, что если Aкас(t)=0, то модуль скорости не меняется (т.к. v'(t)=0) . Сила Лоренца перпендикулярна скорости и создаёт только нормальное ускорение, и соответственно, только "поворачивает" частицу, не меняя модуль скорости.

Примечание: штрихами обозначены производные по времени, большими буквами --- векторы, маленькими скаляры, "палочками" | | --- модули



Аффтар, сила Лоренца --- векторное произведение скорости на магнитное поле, то есть всегда перпендикулярна скорости (если та не равна нулю). Выпей йаду, а?

Отлично! Выбрать цитату из начала топика, когда до автору еще не пришло осознание и излагать прописные истины (изложенные здесь же до Вас и понятые автором!). Не лучший Вы способ выбрали набирать "информативные" сообщения на форуме. А если уж Вы претендуете на большие знания, то спешу Вас огорчить - то, что вы написали, абсолютно не чётко и неграмотно. Я вот, например, не знаю как перемножить магнитное поле на скорость. Только прошу здесь не писать ответ на мое замечание, иначе это будет расценено, как продолжение флуда. Я просто хочу заставить Вас задуматься над слишком "громкими словами", которые на самом деле того не заслуживают, а только засоряют тему.

Ещё прикол с силой Лоренца. Допустим рядом с летящим электроном летит с той же скоростью камень, систему отчёта свяжем с этим камнем. Тогда вначале кинетическая энергия электрона равна "0", далее оба влетают в магнитное поле, пускай такое, которое разворачивает электрон на 180 градусов. Теперь кинетическая энергия в системе отчёта связанной с камнем имеет отличное от нуля значение=). Откуда взялась энергия?)

Допустим рядом с летящим электроном камнем летит с той же скоростью другой камень , систему отчёта свяжем с вторым камнем. Тогда вначале кинетическая энергия первого камня равна "0", далее первый камень сталкивается с упругой стенкой , которое разворачивает электрон камень на 180 градусов. Теперь кинетическая энергия в системе отчёта связанной со вторым камнем имеет отличное от нуля значение=). Откуда взялась энергия?)

При переходе в движущуюся систему отсчёта появляется электрическое поле E=1/c[u,B] (при |u| << c).

А залезть в учебник электродинамики?

PS (especially for EUrry)) E --- вектор напряжённости электрического поля, u - скорость (вектор) движения системы отсчёта относительно изначальной, B --- вектор индукции магнитного поля, с --- скорость света в вакууме (скаляр). Система измерения гауссовская. Скобками [ , ] обозначено векторное произведение.

ИМХО это тоже интересный вопрос.



Смысл вашего поста? Причём здесь электрическое поле? Если вы на столько умны, что вам хватает наглости посылать меня к учебникам, меня о ком вы нифига не знаете, то вы без проблем и быстро ответите какая сила совершает работу в приведённом мной примере?


Напряжённость слева, Ньютон/Кулон или Кг*м/((секунду^2)*Кулон)
Выражение справа имеет размерность 1/((м/c)*Ньютон/кулон) = (Кулон*секунда^3)/(кг*метр^2)
...-т.е. бред

Над чуваком издеваются, а он даже не понимает))))

Я уже без проблем и быстро ответил)))) Смысл поста в том, что при переходе в движущуюся систему отсчёта появляется ненулевое электрическое поле.

Формула, как уже было упомянуто, в Гауссовской системе единиц. Если охота переводить в СИ --- флаг в руки, барабан на шею... и поезд навстречу.

PS А книжки почитать стоит. Хотя бы школьные учебники...