ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
такой же конфигурации осуществляется в магнетронах – приборах, используемых для генерации мощных электромагнитных
колебаний сверхвысокой частоты.
Основные закономерности, поясняющие данный метод, можно выявить, рассмотрев для простоты движение электрона,
влетающего со скоростью v в однородное магнитное поле, вектор индукции которого перпендикулярен направлению
движения. Как известно, в этом случае на электрон при его движении в магнитном поле действует максимальная сила
Лоренца F
л
= evB, которая перпендикулярна скорости электрона и, следовательно, является центростремительной силой. При
этом движение электрона под действием такой силы совершается по окружности, радиус которой определяется условием:
r
m
Be
2
v
v
= , (1)
где e, m, v – заряд, масса и скорость электрона соответственно; В – значение индукции магнитного поля; r – радиус
окружности.
Или
.
v
eB
m
r
= (2)
Из соотношения (2) видно, что радиус кривизны траектории движения электрона будет уменьшаться с увеличением
индукции магнитного поля и увеличиваться с ростом его скорости.
Выражая величину удельного заряда из (1) получаем:
.
v
rBm
e
= (3)
Из (3) следует, что для определения отношения
me / необходимо знать скорость движения электрона v, значение
индукции магнитного поля В и радиус кривизны траектории электрона r.
На практике для моделирования такого движения электронов и определения указанных параметров поступают
следующим образом. Электроны с определенным направлением скорости движения получают с помощью двухэлектродной
электронной лампы с анодом, изготовленным в виде цилиндра, вдоль оси, которого расположен нитевидный катод. При
приложении разности потенциалов (анодного напряжения U
а
) в кольцевом пространстве между анодом и катодом создается
радиально направленное электрическое поле, под действием сил которого электроны, вылетающие из катода за счет
термоэлектронной эмиссии, будут двигаться прямолинейно вдоль радиусов анода и миллиамперметр, включенный в
анодную цепь, покажет определенное значение анодного тока I
а
. Перпендикулярное электрическому, а следовательно и
скорости движения электронов, однородное магнитное поле получают, размещая лампу в средней части соленоида таким
образом, чтобы ось соленоида была параллельна оси цилиндрического анода. В этом случае, при пропускании по обмотке
соленоида тока I
с
магнитное поле, возникающее в кольцевом пространстве между анодом и катодом, искривляет
прямолинейную траекторию движения электронов. По мере увеличения тока соленоида I
с
и, следовательно, величины
магнитной индукции B, радиус кривизны траектории движения электрона будет уменьшаться. Однако, при небольших
значениях магнитной индукции B все электроны, ранее достигавшие анода (при B = 0) будут по-прежнему попадать на анод,
а миллиамперметр фиксировать постоянное значение анодного тока I
а
(рис. 1). При некотором так называемом критическом
значении магнитной индукции (B
кр
), электроны будут двигаться по траекториям, касательным к внутренней поверхности
цилиндрического анода, т.е. уже перестанут достигать анода, что приводит к резкому уменьшению анодного тока и его
полному прекращению при значениях B > B
кр.
Вид идеальной зависимости I
а
= ƒ(B), или так называемой сбросовой характеристики, показан на рис. 1
штрихпунктиром (а). На этом же рисунке схематично показаны траектории движения электронов в пространстве между
анодом и катодом при различных значениях индукции магнитного поля B.
Следует отметить, что в этом случае траектории движения электронов в магнитном поле уже не являются
окружностями, а линиями с переменным радиусом кривизны. Это объясняется тем, что скорость
Рис. 1. Идеальная (а) и реальная (б) сбросовые характеристики
электрона непрерывно меняется за счет ускорения, передаваемого ему силами электрического поля. Поэтому точный расчет
траектории электронов довольно сложен. Однако при радиусе анода r
а
гораздо большем, чем радиус катода (r
а
>> r
к
)
полагают, что основное увеличение скорости электронов под действием электрического поля происходит в области близкой
к катоду, где напряженность электрического поля максимальна, а значит, и наибольшее ускорение, сообщаемое электронам.
Дальнейший путь электрон пройдет почти с постоянной скоростью, и его траектория будет близка к окружности.
В связи с этим, при критическом значении магнитной индукции B
кр
за радиус кривизны траектории движения электрона
принимают расстояние, равное половине радиуса анода лампы, применяемой в установке, т.е.
2
a
кр
r
r =
. (4)
I
a
В < B
кр
В = B
кр
В > B
кр
В = 0
В
б
а
A
K
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- …
- следующая ›
- последняя »
