Vận dụng (M3)

Khảo sát đặc tính chuyển động và tác dụng lực tĩnh điện lên hạt ion trong hệ thống bẫy bốn cực lý tưởng. Mỗi phát biểu sau là đúng hay sai?

Phát biểu	Đúng	Sai
Theo nguyên lí chồng chất, cường độ điện trường tại tâm đối xứng của bẫy luôn đạt giá trị cực đại để giữ chặt hạt ion
Nếu hạt ion đang nằm cân bằng ngay tại tâm đối xứng của bẫy, nó sẽ không chịu bất kì lực tĩnh điện nào dù hiệu điện thế trên các thanh cực liên tục biến thiên
Quỹ đạo của hạt ion trong bẫy bốn cực dưới tác dụng của điện trường luôn là một nhánh parabol tuyệt đối giống như chuyển động ném xiên
Trong vùng không gian ổn định gần trục, lực điện trường đóng vai trò như một lực phục hồi luôn có xu hướng kéo các hạt bị lệch hướng về phía không gian trung tâm

Giải thích đáp án:

Đây là câu hỏi M3.

(a) Phát biểu a sai.

Cường độ điện trường tại tâm đối xứng của hệ bốn cực bị triệt tiêu hoàn toàn, tức là đạt giá trị cực tiểu (), không phải cực đại.

(b) Phát biểu b đúng.

Vì tại gốc tọa độ , lực điện tác dụng lên ion là . Hạt đứng yên ở tâm sẽ duy trì trạng thái đứng yên mà không chịu bất kì lực xô đẩy nào.

(c) Phát biểu c sai.

Lực điện trường trong bẫy biến thiên theo cả không gian và thời gian. Quỹ đạo của ion là các đường dao động rung lắc cực kì phức tạp (nghiệm của phương trình vi phân Mathieu), không phải là đường parabol của trọng trường đều.

(d) Phát biểu d đúng.

Để bẫy hoạt động, thiết kế của điện trường hình yên ngựa kết hợp xoay chiều tạo ra một lực trung bình đẩy ion trở lại tâm mỗi khi nó có xu hướng trôi dạt ra xa bề mặt điện cực.