Question

为什么回旋加速器加速的粒子的动能与加速电场电压无关

Answer 1

磁场对粒子总不做功，因为粒子在磁场中受到的洛仑兹力始终垂直与粒子的速度。粒子加速器中，有一个D型盒，盒子的缝隙中，有方向做周期变化的电场，电场的变化周期恰好等于粒子在磁场中的运动周期，于是，粒子每经过缝隙中的电场，就被加速，所以给粒子加速的是电场。粒子每经过一次加速，获得动能qU，经过n次加速，获得动能nqU，最后从D型盒飞出时，做半径为R的圆周运动，所需向心力为洛仑兹力q*v(n)*B=m*v(n)^2/R---》末动能0.5m*v(n)^2=q*v(n)*B/2因为粒子是经过n次加速的，所以根据动能定理:n*qU=0.5m*v(n)^2代入上式：0.5m*v(n)^2=0.5(qBR)^2/m，即粒子获得末动能与加速次数无关，仅仅取决于盒子的半径R

Answer 2

要粒子加速器的目的是加速粒子到特定速度，正如电化学反应中一个反应中转移的电子数看的是总方程式，具体电极反应式也不是不可以看，但是当电极反应存在多个或复杂起来时，远没有看总反应方便。
简言之，理论上，看电压或许不是不可以，只不过现实操作中过于繁琐，而且没必要。