Ciclotrón

Este es un dispositivo que fue creado por Ernest Lawrence en 1932, y sirvió para acelerar partículas a grandes energías.

Descripción:

Es un sistema que consta de dos electrodos en forma de "DES" (D), las cuales están encerradas por un recipiente metálico cilíndrico el cual se encuentra al vacío. Además todo este sistema esta entre los polos de un gran electroimán que genera un campo magnético que es perpendicular a las bases del recipiente cilíndrico. Las "DES" a su vez están conectadas a un oscilador el cual hace que varíe cíclicamente una gran diferencia de potencial con una determinada frecuencia.

Funcionamiento:

Al centro de las "DES" se coloca una fuente de iones y se aplica una diferencia de potencial, estos iones dependiendo de la carga que tengan son acelerados hacia una de las "DE", y como el campo eléctrico dentro de un conductor es nulo, estos iones solo experimentarán una fuerza magnética, la cual los hará describir una órbita circular de radio $R$.

Cálculos numéricos:

Teniendo en cuenta lo anterior se puede llegar a que luego de un tiempo:

$$F_c=F_m\Longrightarrow m\frac{v_{\mbox{max}}^2}{R}=qvB$$

Adicionalmente se puede decir que la energía cinética con la emergen los iones o partículas aceleradas es:

$$T=\frac{1}{2}mv^2_{\mbox{max}}$$

Esta energía la adquieren las partículas que son aceleradas luego de girar un cierto número de vueltas el cual depende de la diferencia de potencial.