Sea un ion de cargaq
y masametro
recorrer una órbita circular de radioR
bajo la influencia de un campo magnético uniformesegundo =segundo(r)z^
, dónder
es la distancia desde el eje de simetría yz
el eje de 'altura' o 'vertical' ( básicamente un betatrón ). Estoy un poco confundido, he logrado demostrar que cuando el campo magnético aumenta en magnitud, el campo eléctrico inducido es
mi= −R2d⟨ B ⟩dtdónde⟨ B ⟩ =1πR2∫R0segundo ( r )2 pirdr
es decir
⟨ B ⟩
es el promedio espacial de
segundo ( r )
. Y por lo tanto, que el campo eléctrico introduce una fuerza
F =qmi
en el ion que lo acelera como
un =-qR2 metrosd⟨ B ⟩dtθ^
dónde
θ
es la coordenada azimutal.
Lo que me molesta es el signo menos , porque sé que en un betatrón un ion se acelera (positivamente, no como 'desacelerar') cuando aumenta el campo magnético. Pensé en averiguar cuál era la dirección de la velocidad del ion cuando el campo no cambiaba, y encontré a partir de la fuerza de Lorentz que, en general, para cualquier carga (positiva o negativa)
q
,
F =−qv br^⟹v =- s gramo norte (q) vθ^
Ahora no sé si esta última expresión es cierta, no la he encontrado por ningún lado y la función signo me parece rara; Honestamente, después de varios intentos, solo logré hacer la dirección tanto de la velocidad (en un estado invariable
B
) y la aceleración (al cambiar
B
) ajustarse de modo que el ion aumente o disminuya su velocidad ante un aumento o una disminución, respectivamente, del campo magnético. Me gustaría saber si esto es cierto y/o si hay una forma más simple o directa de mostrar esto. Gracias de antemano.
Martín Uding
$\sgn(q)$
:-)