Remkomplekty.ru

IT Новости из мира ПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрон ускоренный электрическим полем при разности потенциалов

Движение электронов в электрическом и магнитном полях

Управление движением свободных электронов в большинстве электронных приборов осуществляется с помощью электрических или магнитных полей. В чем состоит сущность этих явлений?

Электрон в электрическом поле. Взаимодействие движущихся электронов с электрическим полем – основной процесс, происходящий в большинстве электронных приборов.

Наиболее простым случаем является движение электрона в однородном электрическом поле, т.е. в поле, напряженность которого одинакова в любой точке, как по величине, так и по направлению. На рисунке показано однородное электрическое поле, созданное между двумя параллельными пластинами достаточно большой протяженности, чтобы пренебречь искривлением поля у краев. На электрон, как и на любой заряд, помещенный в электрическое поле с напряженностью Е, действует сила, равная произведению величины заряда на напряженность поля в месте нахождения заряда,

Знак минус показывает, что вследствие отрицательного заряда электрона сила имеет направление, противоположное направлению вектора напряженности электрического поля. Под действием силы F электрон двигается навстречу электрическому полю, т.е. перемещается в сторону точек с более высоким потенциалом. Поэтому поле в данном случае является ускоряющим.

Работа, затраченная электрическим полем на перемещение заряда из одной точки в другую, равна произведению величины заряда на разность потенциалов между этими точками, т.е. для электрона

где U— разность потенциалов между точками 1 и 2. Эта работа затрачивается на сообщение электрону кинетической энергии

где V и V — скорости электрона в точках 2 и 1. приравнивая равенства (1.12) и (1.13), получаем

Если начальная скорость электрона V = 0, то

Отсюда можно определить скорость электрона в электрическом поле при разности потенциалов U:

Таким образом, скорость, приобретенная электроном при движении в ускоряющем поле, зависит только от пройденной разности потенциалов. Из формулы (1.17) видно, что скорости электронов, даже при сравнительно небольшой разности потенциалов, получаются значительными. Например, при U = 100 В получаем V = 6000 км/с. При такой большой скорости электронов все процессы в приборах, связанные с движением электронов, протекают очень быстро. Например, время, необходимое для пролета электронов между электродами в электронной лампе, составляет доли микросекунды. Именно поэтому работа большинства электронных приборов может считаться практически безинерционной.

Рассмотрим теперь движение электрона, у которого начальная скорость Vo направлена против силы F, действующей на электрон со стороны поля (Рис. 1.8, б). В этом случае электрическое поле является для электрона тормозящим. Скорость движения электрона и его кинетическая энергия в тормозящем поле уменьшаются, так как в данном случае работа совершается не силами поля, а самим электроном, который за счет своей энергии преодолевает сопротивление сил поля. Энергия, теряемая электроном, переходит к полю. Действительно, поскольку движение электрона в тормозящем поле означает его перемещение в направлении отрицательного полюса источника поля, то при приближении электрона к последнему суммарный отрицательный заряд увеличивается и соответственно увеличивается энергия поля. В тот момент, когда электрон полностью израсходует свою кинетическую энергию, его скорость окажется равной нулю, и затем электрон начнет движение в обратном направлении. Движение его в обратном направлении является не чем иным, как рассмотренным выше движением без начальной скорости в ускоряющем поле. При таком движении электрона поле возвращает ему ту энергию, которую он потерял при своем замедленном движении.

В рассмотренных выше случаях направление скорости движения электрона было параллельным направлению электрических силовых линий поля. Такое электрическое поле называется продольным.Поле, направленное перпендикулярно вектору начальной скорости электрона, называется поперечным.

Рассмотрим вариант, когда электрон влетает в электрическое поле с некоторой начальной скоростью Vo и под прямым углом к направлению электрических силовых линий (рис. 1.8, в). Поле действует на электрон с постоянной силой, определяемой по формуле (1.11) и направленной в сторону более высокого положительного потенциала. Под действием этой силы электрон приобретает скорость V1, направленную навстречу полю. В результате электрон совершает одновременно два взаимно перпендикулярных движения: прямолинейное равномерное по инерции со скоростью V и прямолинейно

равномерно ускоренное со скоростью V1. Под влиянием этих двух взаимно перпендикулярных скоростей электрон будет двигаться по траектории, представляющей собой параболу. После выхода из электрического поля электрон будет двигаться по инерции прямолинейно.

Электрон в магнитном поле.Влияние магнитного поля на движущийся электрон можно рассматривать как действие этого поля как на проводник с током. Движение электрона с зарядом е и скоростью V эквивалентно току i, проходящему через элементарный отрезок проводника длиной Δl.

Согласно основным законам электромагнетизма сила, действующая в магнитном поле на провод длиной Δl с током i равна

где В- магнитная индукция; αугол между направлением тока и магнитной силовой линией поля.

Используя соотношение (1.18), получим новое выражение, характеризующее силу воздействия магнитного поля на движущийся в нем электрон,

Из этого выражения видно, что электрон, движущийся вдоль силовых линий магнитного поля (α = 0), не испытывает никакого воздействия поля (F = BeVsin0=0)и продолжает перемещаться с заданной ему скоростью.

Если вектор начальной скорости электрона перпендикулярен вектору магнитной индукции, т.е. α = 90, то сила, действующая на электрон,

Направление этой силы определяется по правилу левой руки. Сила F всегда перпендикулярна направлению мгновенной скорости V электрона и направлению магнитных силовых линий поля. В соответствии со вторым законом Ньютона эта сила сообщает электрону с массой me ускорение, равное . Поскольку ускорение перпендикулярно скорости V, то электрон под действием этого нормального (центростремительного) ускорения будет двигаться по окружности, лежащей в плоскости, перпендикулярной к силовым линия поля.

В общем случае начальная скорость электрона может быть неперпендикулярна к магнитной индукции. В данном случае траекторию движения электрона определяют две составляющие начальной скорости:

нормальная V1 и касательная V2, первая из которых направлена перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, а вторая параллельно им. Под действием нормальной составляющей электрон движется по окружности, а под действие касательной – перемещается вдоль силовых линий поля рис. 1.9.

В результате одновременного действия обеих составляющих траектория движения электрона принимает вид спирали. Рассмотренная возможность изменения траектории движения электрона с помощью магнитного поля используется для фокусировки и управления электронным потоком в электронно-лучевых трубках и других приборах.

Движение электронов в ускоряющем поле;

Движение электронов в однородном электрическом поле

Движение электронов в электромагнитном поле.

Основным процессом во всех электронных приборах является взаимодействие движущихся электронов с электрическим полем. Электрон представляет собой частицу материи с отрицательным зарядом, значение которого равно e=1,6•10 -19 Кл (Кулон). Масса неподвижного электрона m=9,1•10 -28 г. С возрастанием скорости масса электрона увеличивается. Теоретически, при скорости электрона равной скорости света с=3•10 8 м/с, его масса должна стать бесконечно большой. В обычных электронных приборах скорость электрона не превышает 0,1 от скорости света, в связи с чем, массу электрона в РЭА принимают постоянной и равной массе неподвижного электрона.

Читать еще:  Стадии напряженно деформированного состояния железобетонных элементов

Электрическое поле в электронных приборах может быть однородным и неоднородным. Наиболее простыми для изучения являются закономерности движения электронов в однородном электрическом поле. В зависимости от угла между вектором скорости электрона и вектором напряженности электрического поля, электрическое поле может ускорять, тормозить движение электрона, или делать его траекторию криволинейной.

На рис. 1 изображено в виде силовых линий (линий напряженности) однородное электрическое поле между двумя электродами, например между катодом и анодом диода. Если разность потенциалов между электродами U, а расстояние – d, то напряженность поля E=U/d/ Для однородного поля Е – постоянная величина.

Пусть из электрода, имеющего более низкий потенциал (из К) вылетает электрод с кинетической энергией W и начальной скоростью V, направленной вдоль силовых линий поля. Поле ускоряет движение электрона. Напряженность поля численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд. Поэтому сила действия на электрон равна F=-e•E. Знак минус поставлен потому, что сила F направлена в сторону противоположную вектору Е. Под действием силы F электрон получает ускорение a=F/m. Двигаясь прямолинейно, электрон приобретает максимальную скорость V и кинетическую энергию W в конце своего пути, т.е. при ударе об электрод А. Таким образом, в ускоряющем электрическом поле кинетическая энергия электрона возрастает за счет работы электрического поля по перемещению электрона. В соответствии с законом сохранения энергии увеличение кинетической энергии электрона W-W , равно работе поля, которая определяется произведением перемещаемого заряда е на пройденную им разность потенциалов U:

.

Если начальная скорость электрона равна нулю, то

.

Эта же формула применяется, если V неизвестна, но известно, что она много меньше конечной скорости V (V

Средняя скорость равноускоренного движения равна полусумме начальной и конечной скоростей Vср=(V+V)/2≈V/2. Отсюда получим, t=2∙d/V. Подставляя сюда значения конечной скорости, получим время пролета электрона в секундах:

.

Из последней формулы, в частности получим, что при d=3мм и U=100 В t=10 -3 мкс=1нс.

Время пролета электрона определяет одну из важнейших характеристик электронных приборов – их быстродействие. В следствие неоднородности электрического поля в электронных приборах расчет времени пролета в них электронов более сложен.

Применение метода аналогий при решении физических задач

Разделы: Физика

При изучении курса физики учащиеся встречаются с различными явлениями природы, с их качественными и количественными описаниями. Из-за многообразия изучаемых явлений у многих из них возникают трудности при решении задач. Однако одни и те же законы, приемы решения задач могут быть использованы в различных главах физики Понимание этого позволяет учащимся более успешно решать задачи и поэтому повысить качество своих знаний.

Цель работы: показать применение метода аналогий при решении физических задач.

Задача данной работы: интеграция физических знаний, реализация внутрипредметных связей различных разделов физики.

Рассмотрим применение теоремы о кинетической энергии в различных главах курса физики:

1. Электропоезд в момент выключения тока имел скорость 8 м / с. определить тормозной путь при коэффициенте сопротивления 0,005.

Тормозной путь можно найти, применяя теорему о кинетической энергии. Работа равнодействующей всех сил приводит к изменению кинетической энергии тела ( в данной задаче до нуля ). Работы силы

тяжести и реакции опоры равны нулю, т.к. данные силы и перемещение направлены перпендикулярно друг другу. Работу совершает одна лишь сила трения Fтр = μ N.

Aтр = Fтр S cos α = m v 2 / 2 – m v 2 / 2 (1)

или — μ N S = — m v 2 / 2, где N – сила реакции опоры, определенная на основании второго закона Ньютона равна в данных условиях силе тяжести N = m g. Поэтому

μ m g S = m v 2 / 2, откуда μ g S = v 2 / 2.

  • В электростатике

2. Протон вылетает из точки, потенциал которой 475 В, со скоростью 190 м/с. Какую скорость он будет иметь в точке с потенциалом 450 В?

Работу по перемещению протона из точки с более высоким потенциалом в точку с более низким потенциалом, которую совершают силы электрического поля можно найти, применяя теорему о кинетической энергии.

откуда

3. Протон, прошедший ускоряющую разность потенциалов 600 В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией 0,3 Тл и начал двигаться по окружности. Вычислить ее радиус.
m р = 1,6. 10 – 27 кг,

q = 1,6 . 10 -19 Кл.

4. Два первоначально покоящихся электрона ускоряются в электрическом поле: первый в поле с разностью потенциалов U, второй – 2 U. Ускорившиеся электроны попадают в однородное электрическое поле, вектор индукции которого перпендикулярен скорости движения электронов. Отношение радиусов кривизны траекторий первого и второго электронов в магнитном поле равно

1) 2
2) 1 / 2
3)
4)

В этой задаче правильный ответ 3.

5. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 300 В, движется параллельно прямолинейному проводнику на расстоянии 4 мм от него.

Какая сила будет действовать на электрон, если про проводнику пропустить ток силой 5 А ?

При пропускании тока на электрон действует сила Лоренца F = e B v (1)

Так как электрон был предварительно ускорен в электрическом поле, находим его скорость перед попаданием в магнитное поле, применив теорему о кинетической энергии ( 2 )

Индукция магнитного поля, образованного прямым длинным проводником с током, равна (3), где Гн / м – магнитная постоянная.

Подставив выражения (2) и (3) в (1), получим

  • Внешний фотоэффект.

6. Найти величину задерживающего потенциала для фотоэлектронов, испускаемых при освещении калия светом, длина волны которого равнам, Дж

Применяем уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта: h ν = Aвых + m v 2 / 2;

чтобы задержать вылетающие электроны необходимо приложить задерживающее электрическое поле. Применяем теорему о кинетической энергии.

  • В ядерной физике.

7. Какую скорость будет иметь ядро лития при ускорении в электрическом поле с разностью потенциалов 3В? Начальную скорость частицы считать равной 0 м/с. (Эту задачу решите самостоятельно).

Решите самостоятельно.

  1. Какую скорость будет иметь ядро трития при ускорении в электрическом поле с разностью потенциалов 3В? Начальную скорость частицы считать равной 0 м/с (м/с ).
  2. Какую скорость будет иметь ядро гелия при ускорении в электрическом поле с разностью потенциалов 2В? Начальную скорость частицы считать равной 0 м/с (м/с).
  3. Пуля, летящая со скоростью 400 м/с попадает в вал и проходит до остановки 0,5 м. Определить силу сопротивления вала движению пули, если ее масса 24 г. (3,8 кН).
  4. Конькобежец массой 70 кг, стоя на льду, бросает в горизонтальном направлении шайбу массой 0,3 кг со скоростью 10 м/с. На какое расстояние откатится конькобежец, если коэффициент трения коньков о лед 0, 02? ( 0, 07 м ).
  5. Энергия фотона равна кинетической энергии электрона, имевшего начальную скорость м/с и ускоренного разностью потенциалов 4 В. Найти длину волны фотона. (м).
  6. Какая длина волны де Бройля соответствует электрону, ускоренному из состояния покоя разностью потенциалов 100 В?
    А. 0,12 нм;
    Б. 1,2 нм;
    В. 1,2 мкм;
    Г. 1,2 мм;
    Д. 1,2 см.
Читать еще:  Закон ускорения ритма истории примеры

Таким образом, рассмотрена область применения теоремы о кинетической энергии в различных главах физики. Такое обобщение и структурирование задач оказывает большую помощь при подготовке обучающихся к единому государственному экзамену.

Литература

  1. Бабаев, В.С. Электростатика. Постоянный электрический ток. Молекулярная физика. Магнетизм, Сборник разноуровневых задач по физике. – СПб.: САГА,Азбука-классика, 2005. – 80 с.
  2. Лабковский, В.Б. 220 задач по физике с решениями: кн. для учащихся 10 –11 кл. общеобразоват. учреждений / В.Б. Лабковский. – М. : Просвещение, 2006. –256 с. :ил. – (Задачник).
  3. Мясников, С.П., Осанова, Т.Н. Пособие по физике: учеб. пособие для подготовительных отделений вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 1981. – 391 с., ил.
  4. Веретельник, В.И., Сивов, Ю.А., Хоружий, В.Д. Банк задач по физике для поступающих в ТПУ. Томск: изд. ТПУ, 2002 – 207 с.
  5. Гомонова, А.И., Плетюшкин, В.А., Погожев В.А. Задачи по физике. Пособие для учащихся 9-11 классов. – М.: Экзамен (Серия «Экзамен»), 1998. – 192 с.
  6. Панов, Н.А., Шабунин, С.А., Тихонин, Ф.Ф. Единый государственный экзамен. Физика. Типовые тестовые задания: Учебно-практическое пособие / Н.А. Панов, С.А. Шабунин, Ф.Ф. Тихонин. – М.: Издательство «Экзамен», 2003. – 56 с.
  7. Орлов, В.А., Никифоров, Г.Г., Ханнанов, Н.К. Учебно-тренировочные материалы для подготовки к единому государственному экзамену. Физика / Орлов В.А., Никифоров Г.Г., Ханнанов Н.К. – М.: Интеллект-Центр, 2005 –248 с.

ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ

Во всех электронных и ионных приборах электронные потоки в вакууме или газе, находящемся под тем или иным давлением, подвергаются воздействию электрического поля. Взаимодействие движущихся электронов с электрическим .полем является основным процессом в электронных и ионных приборах. Рассмотрим движение электрона в электрическом поле.

На рис.1 а, изображено электрическое поле в вакууме между двумя плоскими электродами. Они могут представлять собой катод и анод диода или любые два соседних электрода многоэлектродного прибора. Представим себе, что из электрода, имеющего более низкий потенциал, например из жатода, вылетает электрон с некоторой начальной скоростью Vo. Поле действует на электрон с силой F и ускоряет его движение к электроду, имеющему более высокий положительный потенциал, например к аноду. Иначе говоря, электрон притягивается к электроду с более высоким положительным потенциалом. Поэтому поле в данном случае называют ускоряющим. Двигаясь ускоренно, электрон приобретает наибольшую скорость в конце своего пути, т. е. при ударе об электрод, к которому он летит. В момент удара кинетическая энергия электрона также будет наибольшей. Таким образом, при движении электрона в ускоряющем поле происходит увеличение кинетической энергии электрона за счет того, что поле совершает работу по перемещению электрона. Электрон всегда отнимает энергию от ускоряющего поля.

Скорость, приобретаемая электроном при движении в ускоряющем поле, зависит исключительно от пройденной разности потенциалов U и определяется формулой

Удобно скорости электронов выражать условно в вольтах. Например, скорость электрона 10 в, означает такую скорость, которую электрон приобретает в результате движения в ускоряющем поле с разностью потенциалов 10 в. Из приведенной формулы легко найти, что при U — 100 в скорость V

6 000 км/сек. При таких больших скоростях время пролета электрона в пространстве между электродами получается весьма малым, порядка 10 в минус 8 — 10 в минус 10 сек.

Рассмотрим теперь движение электрона, у которого начальная скорость Vo направлена против силы F, действующей на электрон со стороны поля (рис.1 б). В этом случае электрон вылетает с некоторой начальной скоростью из электрода с более высоким положительным потенциалом. Та,к как сила F направлена навстречу скорости Vo, то получается торможение электрона и поле называют тормозящим. Следовательно, одно и то же поле для одних электронов является ускоряющим, а для других— тормозящим, в зависимости от направления начальной скорости электрона.

Кинетическая энергия электронов, движущихся в тормозящем поле, уменьшается, так как работа совершается не силами поля, а самим электроном, который .преодолевает сопротивление сил поля. Энергия, теряемая электроном, переходит к полю. Таким образом, в тормозящем поле электрон всегда отдает энергию полю.

Если начальную скорость электрона выражать в вольтах (Uo), то уменьшение скорости равно той разности потенциалов U, которую проходит электрон в тормозящем поле. Когда начальная скорость электрона больше, чем разность потенциалов между электродами (Uo> U), то электрон пройдет все расстояние между электродами и попадет на электрод с более низким потенциалом. Если же Uo

  • Главная
  • Электронные и ионные приборы

electro.rcl-radio.ru

Основы электроники и радиотехники

ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Взаимодействие движущихся электронов с электрическим полем является основным процессом во всех электронных приборах. Будем полагать, что электроны движутся в вакууме, т. е. без столкновений с другими частицами. Такое движение совершается в электронных лампах. В газоразрядных и полу проводниковых приборах движение сложнее, так как происходит столкновение электронов с ионами и другими частицами вещества. Необходимо прежде всего рассмотреть движение электрона в однородном и постоянном во времени электрическом поле.

Законы движения одного электрона в однородном электрическом поле с известным приближением можно применить к движению его в электронном потоке, если пренебречь взаимным отталкиванием электронов.

Читать еще:  Аско пв на железнодорожном

Электрическое поле в большинстве случаев неоднородно и весьма сложно по своей структуре. Изучение движения электронов в неоднородных электрических полях представляет большие трудности и относится к области электроники, называемой электронной оптикой. Если неоднородность поля незначительна, то можно приближенно считать, что электроны движутся по законам, выведенным для однородного поля. Эти законы позволяют рассмотреть с качественной стороны движение электронов и в полях со значительной неоднородностью.

Напомним, что электрон является частицей материи с отрицательным электрическим зарядом, абсолютное значение которого е = 1,6•10∧-19 Кл. Масса неподвижного электрона m = =9,1•10∧-28 г. С возрастанием скорости масса электрона увеличивается. Теоретически при скорости с = 3•10∧8 м/с она должна стать бесконечно большой. В обычных электровакуумных приборах скорость электронов не превышает 0,1 с и можно считать массу электрона постоянной.

Движение электрона в ускоряющем поле.

На рисунке изображено в виде силовых линий (линий напряженности) однородное электрическое поле между двумя электродами, например катодом и анодом диода.

Если разность потенциалов между электродами U, а расстояние между ними d, то напряженность поля:

Для однородного поля величина Е является постоянной.

Пусть из электрода, имеющего более низкий потенциал, например из катода К, вылетает электрон с кинетической энергией Wo и начальной скоростью Vo направленной вдоль силовых линий поля. Поле ускоряет движение электрона. Иначе говоря, электрон притягивается к электроду с более высоким потенциалом. В данном случае поле называют ускоряющим.

Напряженность поля численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд. Поэтому сила, действующая на электрон:

Знак «минус» поставлен потому, что сила F направлена в сторону, противоположную вектору Е. Иногда этот знак не ставят.

Под действием постоянной силы F электрон получает ускорение а = F/m. Двигаясь прямолинейно, электрон приобретает наибольшую скорость V и кинетическую энергию W в конце своего пути, т. е. при ударе оп электрод, к которому он летит. Таким образом, ускоряющем поле кинетическая энергия электрона увеличивается за счет работы поля по перемещению электрона. В соответствии с законом сохранении энергии увеличение кинетической энергии электрона W — Wo равно работе поля, которая определяется произведением перемещаемого заряда е на пройденную им разность потенциалов U:

Если начальная скорость электрон равна нулю, то:

т.е. кинетическая энергия электрона равна работе поля.

Формула с некоторым приближением может применяться и в том случае, когда начальная скорость много меньше конечной скорости V, так как при этом:

Если условно принять заряд электрона за единицу количества электричества, то при U = 1 В энергия электрона принимается за единицу энергии, которую назвали электрон-вольтом (эВ). В большинстве случаев удобно выражать энергию электронов в электрон-вольтах, а не в джоулях.

Определяем скорость электрона:

Подставляя сюда значения е и m, можно получить удобное выражение для скорости в метрах или километрах в секунду:

Таким образом, скорость электрона в ускоряющем поле зависит от пройденной разности потенциалов.

Начальную энергию электрона удобно выражать в электрон-вольтах, имея в виду равенство:

т. е. считая, что эта энергия создана ускоряющим полем с разностью потенциалов .

Скорости электронов даже при небольшой разности потенциалов значительны. При U = 1 В скорость равна 600 км/с, а при U = 100 В — уже 6000 км/с.

Найдем время t пролета электрона между электродами, определив его с помощью средней скорости:

Средняя скорость равноускоренного движения равна полусумме начальной и конечной скоростей:

Подставляя сюда значения конечной скорости, получим время пролета в секундах:

здесь расстояние d выражено в метрах, а если выразить его в миллиметрах, то:

Например, время пролета электрона при d = 3 мм и U =100В:

Вследствие неоднородности поля расчет времени пролета электрона в электронных приборах более сложен. Практически это время равно 10^-10 с. Можно такое малое время пролета во многих случаях не учитывать. Но все же, из-за того что электроны имеют массу, они не могут мгновенно изменять свою скорость и мгновенно пролетать расстояние между электродами. На ультра- и сверхвысоких частотах (сотни и тысячи мегагерц) время пролета электрона становится соизмеримым с периодом колебаний. Например, при f = 1000 МГц период Т = 10^-9 с. Прибор перестанет быть безынерционным или малоинерционным. Иначе говоря, проявляется инерция электронов, которая практически не влияет на работу при низких и высоких частотах. На этих частотах период колебаний Т много больше времени пролета электрона переменные напряжения на электродах за время пролета не успевают заметно измениться, т. е, можно считать, что пролет электрона совершается при постоянных напряжениях электродов.

Режим работы при постоянных напряжениях электродов называют статическим режимом. Когда напряжение хотя бы одного электрода изменяется так быстро, что законы статического режима применять нельзя, режим называют динамическим. Если же напряжения изменяются с невысокой частотой, так, что явления можно рассматривать приближенно с помощью законов статического режима, то режим называют квазистатическим. Выражения для энергии, скорости и времени полета остаются в силе для любого участка пути электрона. В этом случае величины W,V,t,d,U относятся только к данному участку. Если на разных участках напряженность поля различна, то на отдельных участках электрон будет лететь с разным ускорением, а конечная скорость электрона определяется только конечной разностью потенциалов и начальной его скоростью. Из закона сохранения энергии вытекает, что конечная разность потенциалов U равна алгебраической сумме разностей потенциалов отдельных участков. Поэтому полное приращение кинетической энергии равно произведению eU.

Движение электрона в тормозящем поле.

Пусть начальная скорость электрона Vo противоположна по направлению силе F, действующей на электрон со стороны поля (см. рис.), т.е. электрон вылетает с некоторой начальной скоростью из электрода с более высоким потенциалом. Так как сила F направлена навстречу скорости Vo, то электрон тормозится и движется равнозамедленно. Поле в этом случае называют тормозящим. Энергия электронов в тормозящем поле уменьшается, так как работа совершается не полем, а самим электроном, который преодолевает сопротивление сил поля. Таким образом, в тормозящем поле электрон отдает энергию полю.

Если начальная энергия электрона равна eUo и он проходит в тормозящем поле разность потенциалов U, то его энергия уменьшается на eU. Когда eUp > eU, электрон пройдет все расстояние между электродами и ударит в электрод с более низким потенциалом. Если же eUo

Источник — Жеребцов И.П. Основы электроники (1993)

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector