Движението на електроните в електрически и магнитни полета,
Начало | За нас | обратна връзка
контрол свободен електрон движение в повечето електронни устройства с помощта на електрически или магнитни полета. Каква е същността на тези явления?
Electron в електричното поле. Взаимодействие движат електрони с електрическо поле - основният процес се срещат в повечето електронни устройства.
Най-простият случай е движението на електрона по еднакъв електрическо поле, т.е. сила на полето, която е една и съща във всяка точка, както в количество и посока. Фигурата показва еднакво електрическото поле създаден между две успоредни плочи от достатъчно голяма степен за пренебрегване кривина на полето в краищата. На електрона, като във всеки един заряд поставен в електрическо поле интензивност Е, сила, равна на произведението от сумата на разходите по силата на полето на мястото на мястото на зареждане,
В знак минус показва, че благодарение на силата на отрицателното електронен заряд има посока, обратна на посоката на вектора поле на електрическия. По силата F електрон се движи към електрическото поле, т.е. движи към точки с по-висок потенциал. Ето защо, на полето в този случай се ускорява.
Работата, разгърнато от електрическото поле на движението за зареждане от една точка до друга, е равна на произведението от сумата на разходите по потенциалната разлика между тези точки, т.е. електрон
където U - потенциалната разлика между точки 1 и 2. Това произведение е изразходена за кинетичната енергия на електрона
където V и V0 - електрон скорост в точки 2 и 1. равнява уравнения (1.12) и (1.13), получаваме
Ако първоначалната електрон скорост V0 = 0, тогава
Следователно е възможно да се определи скоростта на електрона в електрическо поле при потенциална разлика U:
По този начин, скоростта, придобити при движението на електрони в областта на ускоряване, зависи само от разликата в потенциалите пресича. Формула (1.17) показва, че скоростта на електроните, дори с относително малка потенциална разлика произвежда значително. Например, ако U = 100 V ние получаваме V = 6000 km / сек. С такива високи скорости електроните в устройствата на всички процеси, свързани с движението на електроните, много бързото развитие. Например, необходимо за преминаване на електрони между електродите в електрон тръба време е фракция на микросекунда. Ето защо работата на повечето електронни устройства може да се счита Radiant.
Ние сега разгледаме движението на електрон, чиято начална скорост Vo насочена срещу силата F, в качеството на електрона от областта (фиг. 1.8, б). В този случай, електрическото поле е за забавяне на електрони. Electron скорост и кинетична енергия в областта на намаляване на скоростта се намалява, защото работата не се извършва чрез полеви сили, в този случай, както и от един електрон, което се дължи на неговата енергия преодолява съпротивата на полските сили. Енергията, загубен от електрона се прехвърля в полето. В действителност, тъй като движението на електрон в задържащ поле показва движението си към отрицателния полюс на източника на полето, когато електрон подходи последния нетен отрицателен заряд се увеличава и, съответно, повишава енергията област. По времето, когато електронът напълно да използва до неговата кинетична енергия, скоростта му ще бъде равна на нула, а след това на електрона ще се движат в обратна посока. Нейната движение в обратна посока е не повече от описаните по-горе движение без начална скорост в областта на ускоряване. Ако такова поле за движение на електрона се връща към това енергията, която го загубили по време на забавен каданс.
В горните случаи, посоката на скоростта на движение на електрони е успоредна на посоката на електрически силови линии. Такъв електрическо поле се нарича надлъжно. Поле перпендикулярна на вектора на скоростта на първичната електрона, наречена напречно.
Да разгледаме случая, когато електрон влиза в електрическо поле с определена начална скорост V о и под прав ъгъл спрямо посоката на електрически силови линии (фиг. 1.8). Полето действа на електрона с постоянна сила дава с уравнението (1.11) и насочени към високо положителен потенциал. Под влияние на тази сила скоростта електрон става V1. насочена към областта. В резултат на електрона претърпява едновременно две взаимно перпендикулярни движения: линеен инерция с еднакво праволинейни скорост V0
с равномерно ускори скоростта V1. Под влиянието на тези две взаимно перпендикулярни на електрони скорости ще се движи по траектория, която е парабола. След напускане на електрическо поле електрон ще се движат праволинейно по инерция.
Един електрон в магнитно поле. Влияние на магнитните полета върху движещ се електрон може да се разглежда като действие на тази област като тоководещи проводници. Движение на електрон такса д и скорост V еквивалентна на сегашната и на. минаваща през дължината на елементарни диригент сегмент # 916; л.
Според основните закони на електромагнетизма сила, действаща в магнитното поле на дължината на проводник # 916; л е равна на текущата I
където В е магнитната индукция; # 945 - ъгълът между посоката на тока и магнитната линия на сила на полето.
Използването на (1.18), получаваме нов израз, който характеризира силата на магнитното поле на движещ се електрон в нея,
От този израз се вижда, че електрон движат по линиите на магнитното поле (# 945 = 0), не претърпява някакво влияние на поле (F = BeVsin 0 = 0) и продължава да се движи при предварително определена скорост.
Ако първоначалният вектор електрон скорост перпендикулярна на вектора на магнитната индукция, т.е. # 945; = 90, тогава силата, действаща на електрона,
Посоката на тази сила се определя от правилото на лявата страна. F на сила винаги е перпендикулярна на моментната скорост V на електрона и магнитните силови линии. В съответствие с втория закон на Нютон силата, действаща на електрон ми маса с ускорение, равно. Тъй като ускорение перпендикулярна V. скоростта електрона под влиянието на този нормален (центростремителна) ускорение ще се движи по протежение на обиколката разположена в равнина, перпендикулярна на областта на захранващата линия.
В общия случай, началната скорост електрон може да бъде не-перпендикулярна на магнитната индукция. В този случай, траекторията на движение на електрони се определя от два компонента на началната скорост:
нормално и тангенциална V1 V2. първият от които е перпендикулярна на линиите на магнитното поле, а вторият паралел към него. Под действието на нормална компонента на електрона се движи по кръг, и от допирателната - се премества по силови линии на фиг. 1.9.
Като резултат от едновременното действие на двата компонента на траекторията на движение на електрона е под формата на спирала. Разглеждане на възможността за промяна на траекторията на движение на електрони с помощта на магнитно поле се използва да се съсредоточи и контрол на електронния лъч в катодно-лъчеви тръби и други устройства.