Главная страница Комод Кухня Компьютерный стол Плетеная мебель Японский стиль Литература
Главная  Передающие устройства СВЧ 

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149

Следует заметить, что в общем случае Е ф £о. так как и на амплитуду и на фазу поля Е влияет пространственный заряд. Поэтому ie K 7 icm- Емкостный ток является чисто реактивным и опережает по фазе напряжение и на 90°, а ток смещения имеет как реактивную, так и активную составляющие.

I 2.2. ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ И МАГНИТНОМ ПОЛЯХ

Электронные процессы непременно связаны с движением электронов, происходящим в вакууме, газе, жидкости или твердом теле. Электроны поддерживаются в состоянии движения за счет действия сил электрического и магнитного полей. В каждом конкретном случае движение электронов подчиняется своим физическим закономерностям.

Если электроны движутся в пространстве, где электрическое поле отсутствует, то они называются свободными и их движение подчиняется законам механики. Такие случаи на практике встречаются редко.

В электронных приборах электроны всегда движутся в пространстве, где действует электрическое поле. Если напряженность электрического поля £ <; Ю* -т- 10* В/м, то электроны называют почти свободными. Их движение с достаточной степенью точности можно описывать уравнениями классической механики. Такие электроны образуют электронные потоки в электровакуумных приборах.

Если электроны движутся с большими скоростями (у ~ с), то необходимо вводить релятивистскую поправку

массы

m=mlY\-{vlc)\ (2.4)

где m = 9,1 10 * кг - масса покоя электрона; гпт, - масса электрона, который движется со скоростью у; с - = 3-10 м/с - скорость света.

Электроны, движущиеся в пространстве, где действует очень сильное электрическое поле {Е = W 10 В/м), называют связанными. К этим электронам относятся электроны твердого тела, и их движение подчиняется законам квантовой механики.

Если электрон движется в пространстве со скоростью v, то его кинетическая энергия

Тн = ту72. (2.5)



Потенциальная энергия электрона определяется произ> ведением его заряда на значение потенциала в той точке, где он находится:

U = -eU. (2.6)

Полная энергия электрона

W = T + U {mvV2)-eU. (2.7)

Так как движение электронов происходит под действием сил электрического и магнитного полей, то можно записать

F, = -eE; (2.8)

F = -e[v, В], (2.9)

где - сила электрического поля (электрическая сила); F - сила магнитного поля (магнитная сила); Е и В - соответственно напряженность электрического и индукция магнитного полей.

Для выражения (2.9) действует правило левой руки:

если магнитные силовые линии входят в ладонь левой руки, а ее четыре пальца вытянуты против направления движения электрона (по направлению электрического тока), то отогнутый большой палец определяет направление магнитной силы.

Рассмотрим конкретные примеры.

\. Движение электрона в слабом электростатическом поле

Если электрон влетает в рассматриваемое пространство со скоростью v и угол между Vq и Е равен нулю или 180°, то электрон движется по прямолинейной траектории соответственно равнозамедленно или равноускоренно. Если угол между Vq и Е имеет другие значения, то электрон движется по параболе.

Пусть угол между Vo и Е^ра- рис. 2.1. Движение электрона вен 180 (рис. 2.1) и под деист- в слабом электростатическом Вием электрического поля элек- поле, когда угол между Vo и трон из точки / с потенциа- равен о или 180° лом Uo перемещается в точку 2

с большим потенциалом U. На основании закона сохранения энергии т. {v - vb)/2 = е (U - Uo). Если = О и




t/o = о, то

v=Y2e/rnVUc6-WVU, (2.10)

где и - напряжение, В; у - скорость, м/с.

Выражение (2.10) используют для анализа движения ускоряемых электронов в электровакуумных приборах.

2. Движение электрона в магнитостатическом поле

В магнитостатическом поле работа, производимая в единицу времени действующей на электрон силой, определяется как скалярное произведение вектора силы F на вектор скорости v:

= (F , v) = -e([v. В], v) = -e([v, v], В) = 0.

Эта работа всегда равна нулю вследствие того, что магнитная сила направлена всегда перпендикулярно вектору скорости, а следовательно, при движении электрона в магнитном поле его кинетическая энергия не изменяется. Это значит, что скорость электрона по модулю постоянна, в то время как направление скорости может меняться.

А. Пусть угол между скоростью v и магнитной индукцией В равен нулю или 180°, т. е. электрон движется в пространстве с продольным магнитным полем.

В этом случае F = О и магнитное поле не влияет на движение электрона. Однако, если имеется не один электрон, а поток электронов, магнитное поле оказывает существенное влияние на их движение. В процессе движения электроны, являясь одноименными зарядами, отталкиваются друг от друга. В результате образуется поперечная составляклдая скорости движения электронов, которая приводит к возникновению магнитной силы. Под ее действием электроны начинают двигаться по спиралям, что препятствует растеканию электронного потока в пространстве и приводит к его фокусировке. Это явление используют для получения протяженных электронных потоков в электровакуумных приборах (см. § 2.4). Приборы с продольным магнитным полем называются приборами 0-т и п а.

Б. Пусть угол между v и В равен 90°, т. е. электрон движется в пространстве, где действует поперечное магнитное поле (рис. 2.2).

В этом случае магнитная сила

\F \ = evB. (2.11)



1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149

© 2007 EPM-IBF.RU
Копирование материалов разрешено в случае наличия письменного разрешения