Miscarea electronilor în câmpurile electrice și magnetice

Acasă | Despre noi | feedback-ul

mișcare de control liber de electroni în majoritatea dispozitivelor electronice prin intermediul unor câmpuri electrice sau magnetice. Care este natura acestor fenomene?

Electron în câmpul electric. Interacțiunea electroni se deplasează cu un câmp electric - principalul proces care apare în cele mai multe dispozitive electronice.

Cel mai simplu caz este mișcarea unui electron într-un câmp electric uniform, adică, o intensitate a câmpului, care este aceeași în orice punct, atât în ​​mărime și direcție. Figura arată câmpul electric uniform creat între două plăci paralele de o mare măsură suficientă pentru a curburii neglijarea câmpului la margini. Pe electron, ca la orice încărcare plasată în câmp electric de intensitate E, o forță egală cu produsul dintre cantitatea de încărcare pe intensitatea câmpului electromagnetic în locația locația de încărcare,

Semnul minus indică faptul că, din cauza forței de încărcare de electroni negativ are o direcție opusă direcției vectorului câmp electric. Sub forța F de electroni se deplasează spre câmp electric, adică se deplasează spre puncte cu un potențial mai ridicat. Prin urmare, domeniul în acest caz, se accelerează.

Lucrarea depus de câmpul electric al mișcării de încărcare de la un punct la altul, este egală cu produsul dintre valoarea de încărcare de pe diferența de potențial dintre aceste puncte, adică electron

în cazul în care U - diferența de potențial între punctele 1 și 2. Acest lucru este consumat pentru o energie cinetică a electronului

unde V și V0 - viteza de electroni la punctele 2 și 1. ecuațiile (egalează 1.12) și (1.13), obținem

Dacă inițial V0 viteza de electroni = 0, atunci

Prin urmare, este posibil să se determine viteza electronilor în câmpul electric la un potențial U diferență:

Astfel, viteza dobândită la mișcarea electronilor în câmpul accelerați, depinde numai de diferența de potențial traversată. Formula (1.17) arată că viteza electronilor, chiar și cu o diferență de potențial relativ mic produs semnificativ. De exemplu, dacă U = 100 V obținem V = 6000 km / s. Cu astfel de electroni cu viteză mare în dispozitivele tuturor proceselor legate de mișcarea electronilor, se procedează foarte repede. De exemplu, timpul necesar pentru trecerea electronilor între electrozii din tubul de electroni, este o fracțiune de microsecundă. Acesta este motivul pentru activitatea de cele mai multe dispozitive electronice pot fi considerate Radiant.

Considerăm acum mișcarea unui electron, a cărui viteză inițială Vo îndreptate împotriva forței F, care acționează asupra electronului de câmp (Fig. 1.8, b). În acest caz, câmpul electric este de retardare de electroni. Viteza de electroni și energia cinetică în domeniul Îmbãtrânire sunt reduse, deoarece munca nu se face de către forțele de teren, în acest caz, și de un electron, care se datorează energiei sale depășește rezistența forțelor de câmp. Energia pierdută de electron este transferat în câmpul. Într-adevăr, din moment ce mișcarea unui electron într-un câmp de retardare indică mișcarea sa spre polul negativ al sursei de câmp, atunci când un electron se apropie de ultima sarcina net negativa este crescut și, în consecință, crește energia câmpului. În momentul în care electronul utiliza complet energia cinetică, viteza va fi egală cu zero, iar apoi electronul se va deplasa în direcția opusă. mișcarea sa în direcția opusă nu este mai mult decât mișcarea discutată mai sus, fără viteză inițială din câmpul de accelerare. În cazul în care un astfel de câmp de mișcare a electronului revine la ea energia pe care a pierdut în timpul mișcării sale lente.

In cazurile de mai sus, direcția vitezei mișcării electronilor este paralelă cu direcția liniilor de câmp electric. Un astfel de câmp electric este numit longitudinal. Câmp perpendicular pe vectorul viteza electronului primar, numit transversal.

Să considerăm cazul în care un electron intră în câmpul electric cu o anumită viteză inițială Vo și la unghiuri drepte față de direcția liniilor electrice de forță (Fig. 1.8 inch). Câmpul acționează asupra electronului cu o forță constantă dată de ecuația (1.11) și îndreptată spre un potențial pozitiv ridicat. Sub influența acestei forțe viteza de electroni devine V1. îndreptat spre câmp. Ca rezultat, electronul este supus simultan două mișcări perpendiculare reciproc: inerție liniară cu uniformă viteză rectilinie V0

cu viteza V1 uniform accelerată. Sub influența acestor două viteze de electroni perpendiculare reciproc se va deplasa de-a lungul unei traiectorii care este o parabolă. După ieșirea din electronul câmp electric se va deplasa rectiliniu prin inerție.

Un electron într-un câmp magnetic. Efectul câmpurilor magnetice pe un electron în mișcare poate fi considerată ca o acțiune a acestui domeniu ca și conductor parcurs de curent. Mișcarea sarcinii electronilor e și viteza V echivalent cu un curent i. care trece prin lungimea segmentului conductor elementar # 916; l.

Conform legilor de bază ale forței electromagnetismului care acționează în câmpul magnetic la lungimea firului # 916; l este egal cu i curent

unde B este inducția magnetică; # 945; - unghiul dintre direcția curentului și linia magnetic de forță a câmpului.

Folosind (1.18), obținem o nouă expresie care caracterizează puterea câmpului magnetic pe un electron în mișcare în ea,

Din această expresie se vede că un electron se deplasează de-a lungul liniilor de câmp magnetic (# 945 = 0), nu suferă nici o influență a câmpului (F = BeVsin 0 = 0) și continuă să se deplaseze cu o viteză predeterminată.

Dacă vectorul inițial vitezei electronilor perpendicular pe vectorul de inducție magnetică, adică # 945; = 90, atunci forța care acționează asupra electronului,

Direcția acestei forțe este determinată de regula din stânga. Forța F este întotdeauna perpendicular instantaneu viteza V a electronului și liniile de câmp magnetic. În conformitate cu a doua lege a lui Newton forța imprimată masa de electroni mine cu accelerație egală. Deoarece accelerația perpendiculară pe V. vitezei electronul sub influența acestei accelerari normale (centripete) se va deplasa de-a lungul unei circumferințe situată într-un plan perpendicular pe câmpul liniei de alimentare.

In general, viteza inițială de electroni poate fi non-perpendiculară inducție magnetică. În acest caz, traiectoria mișcării electronilor este determinată de două componente ale vitezei inițiale:

normală și tangențială V2 V1. primul dintre ele fiind perpendiculară pe liniile de câmp magnetic, iar al doilea paralel la acesta. Sub acțiunea componentei normale a se deplasează de-a lungul unui cerc de electroni și de tangentei - este deplasat de-a lungul liniilor de câmp din Fig. 1.9.

Ca urmare a acțiunii simultane a ambelor componente ale traiectoriei de mișcare a electronului ia forma unei spirale. Discutat posibilitatea de a schimba traiectoria mișcării electronilor prin utilizarea unui câmp magnetic este utilizat pentru a se concentra și de control al fasciculului de electroni în tuburile catodice și alte dispozitive.