Физика скачать реферат

[ книги ] [ рефераты ] [ новости ] [ ридеры ] [ регистрация ] [ вход ]
[ новинки книг ] [ категории книг ] [ правила ]

Движение электрона скачать реферат

Движение заряженных частиц в магнитном и электрическом полях

1. Движение электрона в равномерном магнитном поле, неизменном во времени и направленном перпендикулярно скорости.
В данных разделах под заряженной частицей мы будем подразумевать электрон. Заряд его обозначим q=-qэ и массу m. Заряд примем равным qэ=1,601.10-19 Кл, при скорости движения, значительно меньшей скорости света, масса m=0,91.10-27 г. Полагаем, что имеет место достаточно высокий вакуум, так что при движении электрон не сталкивуается с другими частицами. На электрон, движущийся со скоростью в магнитном поле индукции, действует сила Лоренца .
На рис 1 учтено, что заряд электрона отрицателен, и скорость его направлена по оси y, а индукция по оси- x. Сила направлена перпендикулярно скорости и является центробежной силой. Она изменяет направление скорости, не влияя на числовое значение.

Электрон будет двигаться по окружности радиусом r с угловой частотой ц, которую называют циклотронной частотой. Центробежное ускорение равно силе f, деленной на массу .

Отсюда
(1)

Время одного оборота



Следовательно

(2)

2. Движение электрона в неизменном во времени магнитном поле, когда скорость электрона не перпендикулярна силовым линиям.

Рассмотрим два случая: в первом- электрон будет двигаться в равномерном, во втором – в неравномерном поле.
а) Движение в равномерном поле. Через  на рис 2. Обозначен угол между скоростью электрона и индукцией . Разложим на , направленную по и численно равную , и на , направленную перпендикулярно и численно равную . Так как , то наличие составляющей скорости не вызывает силы воздействия на электрон. Движение со скоростью приводит к вращению электрона вокруг линии подобно тому, как это было рассмотрено в первом пункте. В целом электрон будет двигатся по спирали рис. 2. б. Осевой линией которой является линия магнитной индукции. Радиус спирали шаг спирали
(3)

Поступательное и одновременно вращательное движение иногда называют дрейфом электрона.
Рис 2. б.
б) Движение в неравномерном поле. Если магнитное поле неравномерно, например сгущается ( рис.2 в.), то при движении по спирали электрон будет попадать в точки поля, где индукция В увеличивается. Но чем больше индукция В, тем при прочих равных условиях меньше радиус спирали r. Дрейф электрона будет происходить в этом случае по спирали со всем уменьшающимся радиусом. Если бы
магнитные силовые линии образовывали расходящийся пучок, то электрон при своем движении попадал бы в точки поля со все уменьшающейся индукцией и радиус спирали возрастал бы.

Рис 2. в.

3. Фокусировка пучка электронов по¬стоянным во времени магнитным полем (магнитная линза).
Из катода электронного прибора (рис. 3) выходит расходящийся пучок электронов. Со скоростью электроны входят в неравномерное магнитное поле узкой цилиндрической катушки с током.
Разложим скорость электрона в произвольной точке т на две составляю¬щие: и .
Первая направлена противоположно , а вторая -перпендикулярно . Возникшая ситуация повторяет ситуацию, рассмотренную в пункте 2. Электрон нач¬нет двигаться по спирали, осью которой является . В результате электронный пучок фокусируется в точке b.

4. Движение электронов в равномерном электрическом поле. Принцип работы электронного осциллографа.
Электрон, пройдя расстояние от катода К до узкого отверстия в аноде А (рис. 4, а), под действием ускоряющего напря¬жения Uак увеличивает свою кинетическую энергию на величину работы сил по¬ля.
Скорость с которой электрон будет двигаться после выхода в аноде из отверстия 0, найдем из соотношения


При дальнейшем прямолинейном движении по оси х электрон попадает в равномерное электрическое поле, напряженностью Е между отклоняющими пластинами 1 и 2 (находятся в плоскостях, параллельных плоскости zох).
Напряженность Е направлена вдоль оси у. Пока электрон движется между от¬клоняющимися пластинами, на него действует постоянная сила Fy = —qэE. направленная но оси —у. Под действием этой силы электрон движется вниз рав¬ноускоренно, сохраняя постоянную скорость вдоль оси х. В результате в про¬странстве между отклоняющими пластинами электрон движется по параболе. Когда он выйдет из поля пластин 1—2. в плоскости уох он будет двигаться по касательной к пара¬боле. Далее он попадает в поле пластин 3—4 , которые создают развертку во времени. Напряже¬ние U 31 между пластинами 3—4 и напряженность поля между ними E1 линейно нарастают во времени (рис. 4, б). Электрон получает отклонение в направлении оси z, что и даст развертку во времени.
5. Фокусировка пучка электронов постоянным во времени электриче¬ским полем (электрическая линза).

Фокусировка основана на том что, проходя через участок неравномерного электрического поля, электрон отклоняется в сто¬рону эквипотенциали с большим значением потенциала (рис. 5, а). Электриче¬ская линза образована катодом, испускающим электроны, анодом, куда пучок электронов приходит сфокусированным, и фокусирующей диафрагмой, пред¬ставляющей собой пластинку с круглым отверстием в центре (рис. 5, б). Диа¬фрагма имеет отрицательный потенциал по отношению к окружающим ее точ¬кам пространства, вследствие этого эквинотенциали электрического поля как бы выпучиваются через диафрагму по направлению к катоду. Электроны, проходя через отверстие в диафрагме и отклоняясь в сторону, фокусируются на аноде.

6. Движение электрона в равномерных, взаимно перпендикулярных, неизменных во времени магнитном и электрическом полях.

Пусть электрон с зарядом q= —qэ, и массой т с начальной скоростью оказался при t = 0 в начале, координат (рис. 6, а) в магнитном и электрическом полях. Магнитная индукция направлена по оси т. е. Bx=B. Напряжен¬ность электрического поля направлена по оси , т. е. . Дви¬жение электрона будет происходить в плоскости zoy со скоростью .
Уравнение движения или


Следовательно, ;
В соответствии с формулой (2) заменим qэB/m на циклотронную частоту ц. Тогда
(4)
(5)
Продифференцируем (4) по t и в правую часть уравнения подставим (5).
(6)
Решим уравнение классическим методом: vy=vy пр+vy св :


Составим два уравнения для определения постоянных интегрирования.
Так как при t=0 vy=v, то . При t=0 vz=0. Поэтому или . Отсюда и .
Таким образом,
Пути, пройденные электроном по осям у и z:

На рис. 6, б, в, г изображены три характерных случая движения при различных значениях v0. На рис. 6, б трохоида при v0=0, максимальное от¬клонение по оси z равно .
Если v0>0 и направлена по оси +y, то траекторией является растянутая
трохоида (рис. 6, в) с максимальным отклонением .
Если v0<0 и направлена по оси —у, то траекторией будет сжатая трохоида (рис. 6, г) с .
Когда магнитное и электрическое поля мало отличаются от равномерных, траектории движения электронов близки к трохоидам.
Рис 6.б
Рис 6.в

Рис 6.г

7. Движение заряженных частиц в кольцевых ускорителях.
Циклотрон представляет собой две полые камеры в виде полуцилиндров из проводящего неферромагпитного материала. Эти камеры находятся в сильном равномерном маг¬нитном поле индукции , направленном на рис. 7 сверху вниз. Камеры по¬мещают в вакуумированный сосуд (на рисунке не показан) и присоединяют к ис¬точнику напряжения Umcos(t). При t=0, когда напряжение между камерами имеет максимальное значение, а потенциал левой камеры положителен по отношению к правой, в пространство между камерами вводят положительный заряд q. На него будет действовать сила . Заряд начнет двигаться слева направо и с начальной скоростью пойдет и правую камеру. Но внутри камеры напряжен¬ность электрического поля равна нулю. Поэтому, пока он находится там. на не¬го не действует сила , но действует сила , обусловленная магнитным полем. Под действием этой силы положительный заряд, двигающийся со скоростью v, начинает
движение по окружности радиусом . Время, в течение которого он совершит пол-оборота, . Если частоту приложенного между камерами напря¬жения взять равной , то к моменту времени, когда заряд выйдет из правой камеры, он окажется под воздействием электрического поля, на¬правленного справа налево. Под действием этого поля заряд увеличивает свою скорость и входит в левую камеру, где совершает следующий полуоборот. но уже большего радиуса, так как имеет боль¬шую скорость. После k полуоборотов заряженная частица приобретает такую скорость и энергию, ка¬кую она приобрела бы, если в постоянном электриче¬ском поле пролетела бы между электродами, раз¬ность потенциален между которыми kUm. На рис 8. показано движение заряженных частиц в циклотроне.


Рис 8.

Вывод заряда из циклотрона осуществляется с помощью постоянного электрического поля, созда¬ваемого между одной из камер (на рис. 7 пра¬вой) и вспомогательным электродом А. С увеличением скорости она становится соизмеримой со скоростью света, масса частицы т во много раз увеличивается. Возрастает и время t1, прохождения полуоборота. Поэтому одновременно с увеличением скорости частицы необходимо уменьшать либо частоту источника напряжения Umcos(t) (фазотрон), либо величину индукции магнитного поля (синхротрон), либо частоту и индукцию (синхрофазотрон).

Добавлен: 13.01.2012, 13:26 [ Скачать с сервера (172.0 Kb) ]
Категория: Физика | Добавил: Lakomka
Просмотров: 1147 | Загрузок: 130
Рейтинг: 0.0/0

форма входа

Логин:
Пароль:

объявления

Вашему вниманию предлагается сборник рецептов куличей, ватрушек, пышек, кексов, булочек, блинов и других блюд для православных праздников.
Вы задумывались о том, что Coca-Cola присутствует во всех странах мира, кроме трех? Благодаря чему секретный состав знаменитого напитка, первоначально задуманного как лекарство от похмелья, завоевал весь мир? И почему в наше время именно гигантские корпорации стали мишенью критики?
Дороти Сандерс лежала на спине. Ее лицо и проломленный череп представляли собой сплошное месиво – кровь, осколки кости, вытекший мозг. Волосы тоже слиплись от крови. Она лежала в огромной луже собственной загустевшей крови, темной, как вино. Рядом с ней, на круглом столике, была аккуратно установлена лампа в стиле модерн: монументальная лилия на ме...
Роман, писавшийся более полувека – с 1945 года до 2000-го – от одной символической даты до другой.
Роман, развившийся из рассказов «Апрельское колдовство», «Дядюшка Эйнар» и «Странница», на которых выросло не одно поколение советских, а потом и российских читателей. Роман, у истоков которого стоял знаменитый художник Чарли Аддамс – создатель...

объявления

Взаимодействие электронов с поверхностными акустическимим волнами.

[Физика] - скачать

Особенности движения рассолов

[Геодезия, геология] - скачать

Квантовая механика

[Физика] - скачать

9-мм пистолет Макарова

[Военное дело] - скачать

Акустические резонаторы

[Физика] - скачать

- Фильтр-пресс
- Макияж
- Как разнообразить секс в браке?
- Преимущества мини-котельной
- Писатели-врачи
- Кисловодск
- Общая характеристика оценки недвижимости
- УЗИ внутренних органов
- Древесно-стружечная плита или ДСП
- Клееный профилированный брус
- Забытые музы русских поэтов
- Сервис заметок Evernote
- Дезинфекция квартир
- Как оформить пост в инстаграм
- Медицинские халаты как визитная карточка медика
- Иcтopичecкиe пpeдпocылки зapoждeния литepaтypы
- Биоэквивалентность это
- Как вырастить персик из косточки
- Оцилиндрованное бревно
- 13 пpичин, пoчeмy нeoбxoдимo читaть книги
- Ocoбeннocти лиpики A. B. Koльцoвa
- Tвopчecкaя дeятeльнocть Aлeкceя Bacильeвичa Koльцoвa
- Преимущества мини-котельной
- Tвopчecтвo Гpибoeдoвa и eгo кoмeдия «Гope oт yмa»
- Poмaнтизм кaк явлeниe литepaтypнoгo пpoцecca
- Особенности и достоинства речных круизов
- Пoвecть «Бeднaя Лизa» H. M. Kapaмзинa
- Aлeкcaндp Paдищeв pyccкий пиcaтeль XVIII вeкa
- Наружная (уличная) реклама
- Электрический теплый пол
- Пожарная лицензия МЧС на сигнализацию
- Казино это
- Что такое автомобильные подкрылки
- Фильтр-пресс
- Ocoбeннocти эcтoнcкoй литepaтypы pyбeжa XIX и XX вeкoв
- Kнигoпeчaтaниe и paзвитиe эcтoнcкoй литepaтypы в XVII в.
- Адвокат по уголовным делам
- Шлемы виртуальной реальности
- Сервис заметок Evernote
- Филocoфcкиe ocнoвы дpeвнepyccкoй литepaтypы
- Иcтopичecкиe пpeдпocылки зapoждeния литepaтypы
- Шипы и шины
- Среднее специальное образование дистанционно
- Садовые скамейки
- Xyдoжecтвeнныe ocoбeннocти пocлoвиц и пoгoвopoк
- Meтaфopa и ee виды
- Крафтовое пиво это
- Факты о цветочных букетах
- Porsche история
- Банкет с полным обслуживанием