चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण सिम्युलेटर
इस सिमुलेशन के समीकरण
| q | आवेश q (e की इकाइयों में) | e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C; चिह्न तय करता है कि यह किस ओर घूमता है | |
|---|---|---|---|
| v | चाल v (m/s, 10 की घात के रूप में) | ||
| B | चुंबकीय क्षेत्र B (टेस्ला) | तीर; फ़्रिज का चुंबक लगभग 0.01 T, MRI मशीन 1.5 से 3 T | |
| F | लोरेंत्ज़ बल | हमेशा v और B के लंबवत, इसलिए चुंबकीय हिस्सा पथ मोड़ता है पर चाल कभी नहीं बदलता |
मौजूदा मानों के साथ:
| m | द्रव्यमान m (परमाणु द्रव्यमान इकाई u, 10 की घात के रूप में) | 1 u = 1.6605 × 10⁻²⁷ kg | |
|---|---|---|---|
| v⊥ | क्षेत्र के लंबवत चाल | v sin(कोण); B के साथ वाला हिस्सा अछूता रहता है, जिससे वृत्त खिंचकर कुंडलिनी बन जाता है | |
| γ | आपेक्षिक गुणक 1 ÷ √(1 − v²/c²) | प्रकाश की चाल के दसवें हिस्से से नीचे लगभग 1 | |
| r | वृत्त की त्रिज्या (घूर्णन त्रिज्या) |
मौजूदा मानों के साथ:
| f | साइक्लोट्रॉन आवृत्ति | चाल चाहे जो हो, यही रहती है (जब तक γ न बढ़े), और इसी से साइक्लोट्रॉन स्थिर आवृत्ति की वोल्टता से कणों को त्वरित कर पाता है | |
|---|---|---|---|
| T | एक चक्कर की अवधि |
मौजूदा मानों के साथ:
| h | प्रति चक्कर B के साथ दूरी | v cos(कोण) × T | |
|---|---|---|---|
| v_drift | E × B विचलन की चाल | B के लंबवत विद्युत क्षेत्र होने पर हर आवेशित कण E ÷ B की चाल से बगल में खिसकता है, सबके लिए एक जैसी; वेग चयनक सिर्फ़ ठीक इसी चाल वाले कणों को जाने देता है |
मौजूदा मानों के साथ:
चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कण सिम्युलेटर का उपयोग कैसे करें
- प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, अल्फ़ा कण या अपना आवेश और द्रव्यमान चुनें, और उसकी चाल, क्षेत्र की तीव्रता और वेग व क्षेत्र के बीच का कोण सेट करें। नीले तीर क्षेत्र हैं; कण पर हरा तीर उसका वेग है और लाल तीर लोरेंत्ज़ बल।
- 90° पर कण वृत्त में घूमता है; छोटे कोणों पर वेग का क्षेत्र के साथ वाला हिस्सा उसे घूमते हुए आगे ले जाता है, और वह कुंडलिनी बनाता है। त्रिज्या, अवधि, साइक्लोट्रॉन आवृत्ति और पिच पढ़ें, जो नीचे आपकी संख्याओं से हल किए गए हैं। कण हमेशा एक ही आकार में बनाया जाता है, इसलिए धीमा इलेक्ट्रॉन और तेज़ अल्फ़ा कण एक जैसे दिखते हैं; चित्र के नीचे की त्रिज्या बताती है कि वे कितने अलग हैं।
- चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत विद्युत क्षेत्र जोड़ें: अब वृत्त E ÷ B की चाल से बगल में खिसकता है, हर कण के लिए एक जैसी, और वेग चयनक इसी तरह काम करता है। कण टक्कर इवेंट डिस्प्ले वही मोड़ दिखाता है जिससे डिटेक्टर में कणों का संवेग मापा जाता है।
अक्सर पूछे जाने वाले सवाल
लोरेंत्ज़ बल क्या है?
विद्युत क्षेत्र E और चुंबकीय क्षेत्र B में वेग v से चलते आवेश q पर लगने वाला बल: F = q(E + v × B)। चुंबकीय हिस्सा वेग और क्षेत्र दोनों के लंबवत है, इसलिए यह कण की दिशा बदलता है पर उसकी चाल या ऊर्जा कभी नहीं। रुका हुआ आवेश, या क्षेत्र के साथ चलता आवेश, कोई चुंबकीय बल महसूस नहीं करता।
वृत्त की त्रिज्या कैसे निकालें?
r = m v ÷ (|q| B), चुंबकीय बल qvB को अभिकेंद्र बल mv²/r के बराबर रखकर। तेज़ या भारी कण बड़े वृत्त बनाते हैं, प्रबल क्षेत्र और बड़े आवेश छोटे। 0.5 T में 10⁶ m/s वाला प्रोटॉन लगभग 2 cm त्रिज्या में घूमता है; उसी चाल वाला इलेक्ट्रॉन लगभग 11 µm में।
साइक्लोट्रॉन आवृत्ति चाल पर निर्भर क्यों नहीं करती?
क्योंकि तेज़ कण अनुपात में बड़ा वृत्त तय करता है: त्रिज्या v के साथ बढ़ती है, परिधि भी, और एक चक्कर का समय, 2πm ÷ (qB), वही रहता है। साइक्लोट्रॉन इसी से स्थिर आवृत्ति की प्रत्यावर्ती वोल्टता से कणों को बाहर की ओर सर्पिल में घूमते हुए त्वरित करता है। प्रकाश की चाल के पास γm बढ़ता है और लय बिगड़ जाती है, इसीलिए बड़ी मशीनें सिंक्रोट्रॉन होती हैं।
E × B विचलन क्या है?
चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत विद्युत क्षेत्र होने पर कण अपने वृत्त के एक आधे हिस्से में तेज़ होता है और दूसरे में धीमा, इसलिए उसका पथ एक ओर चौड़ा होता है और वह दोनों क्षेत्रों के लंबवत बगल में v = E ÷ B की चाल से खिसकता है। धनात्मक और ऋणात्मक कण एक ही दिशा में एक ही चाल से खिसकते हैं। वेग चयनक E और B को ऐसे सेट करता है कि केवल v = E ÷ B वाले कण सीधे निकलें।
यह कहता है कि WebGL बंद है।
3D दृश्य के लिए WebGL चाहिए, जो हर आधुनिक ब्राउज़र में होता है। ब्राउज़र सेटिंग में हार्डवेयर एक्सेलरेशन बंद होने या बहुत पुराने ग्राफ़िक्स ड्राइवर से यह बंद हो सकता है। हार्डवेयर एक्सेलरेशन चालू करें या दूसरा ब्राउज़र आज़माएँ।
क्या कुछ अपलोड होता है?
नहीं। सिमुलेशन आपका अपना ब्राउज़र WebGL से बनाता है; कहीं कुछ नहीं भेजा जाता, और पेज लोड होने के बाद यह ऑफ़लाइन भी चलता रहता है।