Zyklotron und Magnetfelder von Strömen
Dieser Abschnitt behandelt das Zyklotron, ein wichtiges Gerät in der Teilchenphysik, sowie die Magnetfelder, die durch elektrische Ströme erzeugt werden.
Das Zyklotron ist ein Teilchenbeschleuniger, der die Lorentzkraft nutzt, um geladene Teilchen auf eine spiralförmige Bahn zu zwingen und dabei zu beschleunigen.
Highlight: Die Umlaufzeit der Teilchen im Zyklotron ist unabhängig von ihrem Radius oder ihrer Geschwindigkeit, was den Betrieb mit einer Wechselspannung konstanter Frequenz ermöglicht.
Die Formel für die Umlaufzeit lautet:
T = 2π⋅m / q⋅B
Wobei:
- m: Masse des Teilchens
- q: Ladung des Teilchens
- B: Magnetische Flussdichte
Der Text geht dann auf die Magnetfelder ein, die durch Ströme erzeugt werden. Für einen geraden Leiter gilt:
B = μ0⋅I / 2π⋅r
Für eine Spule:
B = μ0⋅n⋅I / l
Wobei:
- μ₀: Magnetische Feldkonstante
- I: Stromstärke
- r: Abstand vom Leiter
- n: Windungszahl der Spule
- l: Länge der Spule
Example: Ein Beispiel für die Anwendung dieser Prinzipien ist die Erzeugung starker Magnetfelder in Elektromagneten, die in der Forschung und Industrie verwendet werden.
Der Abschnitt endet mit der Erwähnung von Spulen mit ferromagnetischem Kern, die das Magnetfeld verstärken können. Die relative Permeabilität des Materials spielt dabei eine wichtige Rolle.
Vocabulary: Relative Permeabilität - Ein Maß dafür, wie stark ein Material das Magnetfeld im Vergleich zum Vakuum verstärkt.
