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:

▪ Краткое содержание произведений русской литературы I половины XX века

▪ Страхование. Конспект лекций

▪ История мировой и отечественной культуры. 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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Разработка технологии для улавливания парниковых газов 18.05.2019 Китай активно работает над технологиями улавливания, сжатия и закачки углекислого газа в подземные геологические пласты для хранения CO2 вместо выброса в атмосферу. КНР лидирует в качестве крупнейшего в мире источника выбросов углекислого и других парниковых газов. Согласно данным за 2017 год, в Китае было выброшено в атмосферу 10,877 млрд тонн CO2. Большая часть выбросов CO2 происходит на угольных электростанциях или в результате химических процессов, например при производстве синтетического аммиака, метанола и удобрений. Теперь страна стремится улавливать часть CO2. Недавно построенный объект в водоносных горизонтах под городом Ордос в автономном районе Внутренняя Монголия позволит улавливать не менее 100 тыс. тонн парниковых газов в год. Этот проект является частью инициативы, запущенной государственной корпорацией CHN Energy Investment Corp во Внутренней Монголии, которая остается одной из наиболее зависимых от ископаемого топлива и угля провинций Китая. На сегодняшний день, объект в Ордосе может улавливать до 90% CO2, выделяющегося при использовании ископаемого топлива в местном производстве электроэнергии. Углекислый газ, образующийся при сжигании угля, после улавливания будет сжижаться. Сжиженный СО2 будет закачиваться через скважины в водоносные горизонты на глубине от 1500 до 2500 метров. Хотя долгосрочное хранение CO2 является относительно новой концепцией, три дополнительных объекта также функционируют или находятся на поздних стадиях строительства в Китае. Кроме того, еще восемь объектов по всей стране находятся в раннем этапе планирования и разработки, а большинство из них предназначены для улавливания выбросов от электростанций. Концентрация углекислого газа в атмосфере достигла показателя 415,26 частей на миллион, впервые в истории человечества превысив рекордно высокое значение в 415 частей. Об этом говорится в заявлении ученых из Национального управления океанических и атмосферных исследований США.

Другие интересные новости:

▪ Самое маленькое запоминающее устройство

▪ Измеритель частоты и мощности микроволнового излучения 53151A

▪ Смятый графен для искусственных мышц

▪ Обнаружен белок, повреждающий мозговые связи

▪ Цифровой фотоаппарат Sony DSC-R1

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тока, напряжения, мощности. Подборка статей

▪ статья Братья по разуму. Крылатое выражение

▪ статья Чем пишут в условиях невесомости американские и российские космонавты? Подробный ответ

▪ статья Козлик. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Радиоприем. Справочник

▪ статья Электризация мыльного пузыря. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026