3. ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Взаимодействие электронов с электрическим полем является основным процессом в электровакуумных и полупроводниковых приборах.

Электрон является частицей материи с отрицательным электрическим зарядом, у которого абсолютное значение e = 1,610-19Кл. Масса неподвижного электрона равна m = 9,110-28 г. С возрастанием скорости движения масса электронов увеличивается. теоретически при скорости движения, равной с = 3·108 м/с, масса электрона должна стать бесконечно большой. В обычных электровакуумных приборах скорость электронов не превышает 0,1с. При этом условии можно считать массу электрона постоянной, равной т.

Если разность потенциалов между электродами U, а расстояние между ними d, то напряженность поля равна: Е= U/d. Для однородного электрического поля величина Е является постоянной.

Пусть из электрода, имеющего более низкий потенциал, например из катода, вылетает электрон с кинетической энергией W0 и начальной скоростью v0, направленной вдоль силовых линий поля. Поле действует на электрон и ускоряет его движение к электроду, имеющему более высокий потенциал, например к аноду. То есть электрон притягивается к электроду с более высоким потенциалом. В данном случае поле называется ускоряющим.

В ускоряющем поле происходит увеличение кинетической энергии электрона за счет работы поля по перемещению электрона. В соответствии с законом сохранения энергии увеличение кинетической энергии электрона W-W0 равно работе поля, которая определяется произведением перемещаемого заряда е на пройденную им разность потенциалов U: W-W! = mv2/2 - mv20/2 = eU. Если начальная скорость электрона равна нулю, то W0 = mv20/2 = 0 и W=mv2/2 = eU, т. е. кинетическая энергия электрона равна работе поля. Скорость электрона в ускоряющем поле зависит от пройденной разности потенциалов.

Пусть направление начальной скорости электрона v0 противоположно силе F, действующей на электрон со стороны поля, т. е. электрон вылетает с некоторой начальной скоростью из электрода с более высоким потенциалом. Так как сила F направлена навстречу скорости v0, то электрон тормозится и движется прямолинейно, равномерно замедленно. Поле в этом случае называется тормозящим. Следовательно, данное поле для одних электронов является ускоряющим, а для других - тормозящим в зависимости от направления начальной скорости электрона. В тормозящем поле электрон отдает энергию полю. В обратном направлении электрон движется без начальной скорости в ускоряющем поле, которое возвращает электрону энергию, потерянную им при замедленном движении.

Если электрон влетает с начальной скоростью v0 под прямым углом к направлению силовых линий поля, то поле действует на электрон с силой F, определяемой по формуле f = eE и направленной в сторону более высокого потенциала. При отсутствии силы Рпотенциал совершил бы равномерное движение по инерции со скоростью v0. А под действием силы F электрон должен равноускоренно двигаться в направлении, перпендикулярном v0. Результирующее движение электрона происходит по параболе, причем электрон отклоняется в сторону положительного электрода. Если электрон не попадает на этот электрод и выйдет за пределы поля, то дальше он будет двигаться по инерции прямолинейно и равномерно. Электрон движется по некоторой параболе, причем либо попадает на один из электродов, либо выходит за пределы поля.

Электрическое поле всегда изменяет в ту или другую сторону кинетическую энергию и скорость электрона. Таким образом, между электроном и электрическим полем всегда имеется энергетическое взаимодействие, т. е. обмен энергией. Если начальная скорость электрона направлена не вдоль силовых линий, а под некоторым углом к ним, то электрическое поле еще и искривляет траекторию электрона.

Автор: Косарева О.А.

<< Назад: Полупроводниковые приборы

>> Вперед: Движение электронов в неоднородном электрическом поле

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Нормальная физиология. Шпаргалка

▪ Уголовно-исполнительное право. Шпаргалка

▪ Госпитальная терапия. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Вечная флэш-память 11.12.2012 Новая технология позволяет увеличить максимальное число циклов перезаписи во флэш-памяти с 10 тыс. до 100 млн. Ученые из компании Macronix, расположенной в тайваньском городе Синьчжу, разработали технологию, способную избавить флэш-память от эффекта старения. Эффект старения является одним из недостатков флэш-памяти, который наряду с другими факторами - прежде всего стоимостью - препятствует ее массовому распространению. Дело в том, что постоянное воздействие на ячейки высокого напряжения изнашивает их, и со временем они утрачивают способность принимать четкое логическое состояние. Современная флэш-память утрачивает способность надежно хранить информацию спустя 10 тыс. циклов перезаписи. В случае с USB-накопителем, который также основан на флэш-памяти, это не имеет значения ввиду, как правило, короткого срока эксплуатации. Однако для SSD-накопителей, которыми оснащаются ноутбуки, это важно, так как срок эксплуатации компьютера может составлять несколько лет. Еще большее значение этот показатель имеет для корпоративных систем хранения данных, с высокой нагрузкой. Задавшись целью повысить жизнеспособность флэш-памяти, ученые обратили внимание на тип памяти, основанной на фазовом состоянии вещества. В фазовой памяти ячейка меняет свою проводимость при нагреве. Исследователи обнаружили, что аналогичный нагрев ячейки во флэш-памяти оказывает эффект восстановления. Вслед за этим открытием ученые модифицировали чип обычной флэш-памяти, добавив в него крошечные нагреватели для групп ячеек. Нагревая ячейки до температуры 800 °C в течение нескольких миллисекунд, они смогли продлевать их жизненный цикл. По словам представителя Macronix Хан-Тина Люэ (Hang-Ting Lue), в лабораторных условиях они смогли продлить срок службы флэш-памяти до 100 млн циклов перезаписи. Но в компании утверждают, что теоретический предел может достигать 1 млрд циклов. У исследователей пока не было возможности понять этот предел, так как тестирование займет несколько месяцев.

Другие интересные новости:

▪ Беспилотный пассажирский Boeing

▪ Подводные тайфуны

▪ Персистентные клетки манипулирующие иммунными клетками

▪ Употребление яиц помогает стать умнее

▪ Рекорд скорости в сети 5G от Ericsson

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Кто виноват? Крылатое выражение

▪ статья Какого футболиста выкупили болельщики родного клуба? Подробный ответ

▪ статья Провизор. Должностная инструкция

▪ статья Автоматическое коммутационно-согласующее устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны. Проверка проводников по условиям короны и радиопомех. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026