1. Обмін енергією між рухомим електроном і електричним полем
Взаємодія електронів з електричним полем є основним процесом в електровакуумних і напівпровідникових приладах.
Електрон є часткою матерії з негативним електричним зарядом, у якого абсолютне значення e=1,610-19Кл. Маса нерухомого електрона дорівнює m=9,110-28 р Із зростанням швидкості руху маса електронів збільшується. теоретично при швидкості руху, рівною з=3 · 108 м/с, маса електрона повинна стати нескінченно великою. У звичайних електровакуумних приладах швидкість електронів не перевищує 0,1 с. При цьому умови можна вважати масу електрона постійною, рівною т.
Якщо різниця потенціалів між електродами U, а відстань між ними d, то напруженість поля дорівнює: Е=U/d. Для однорідного електричного поля величина Е є постійною.
Нехай з електрода, що має більш низький потенціал, наприклад з катода, вилітає електрон з кінетичною енергією W0 і початковою швидкістю v0, спрямованої уздовж силових ліній поля. Поле діє на електрон і прискорює його рух до електрода, що має більш високий потенціал, наприклад до анода. Тобто електрон притягається до електрода з більш високим потенціалом. В даному випадку поле називається пришвидшує.
У ускоряющем поле відбувається збільшення кінетичної енергії електрона за рахунок роботи поля по переміщенню електрона. Відповідно до закону збереження енергії збільшення кінетичної енергії електрона WW 0 дорівнює роботі поля, яка визначається добутком переміщуваного заряду е на пройдену їм різницю потенціалів U: WW! =Mv2/2 - mv20/2 =eU. Якщо початкова швидкість електрона дорівнює нулю, то W0=mv20/2= 0 і W= mv2/2= eU, тобто кінетична енергія електрона дорівнює роботі поля. Швидкість електрона в ускоряющем поле залежить від пройденої різниці потенціалів.
Нехай напрямок початкової швидкості електрона v0 протилежно силі F, діючої на електрон з боку поля, т.е. електрон вилітає з деякою початковою швидкістю з електрода з більш високим потенціалом. Так як сила F спрямована назустріч швидкості v0, то електрон гальмується і рухається прямолінійно, рівномірно сповільнено. Поле в цьому випадку називається гальмуючим. Отже, дане поле для одних електронів є прискорювальним, а для інших - гальмуючим в залежності від напрямку початкової швидкості електрона. У гальмуючому поле електрон віддає енергію полю. У зворотному напрямку електрон рухається без початкової швидкості в ускоряющем поле, яке повертає електрону енергію, втрачену їм при сповільненому русі.
Якщо електрон влітає з початковою швидкістю v0 під прямим кутом до напрямку силових ліній поля, то поле діє на електрон з силою F, яка визначається за формулою F=eE і спрямованої в бік більш високого потенціалу. При відсутності сили потенціал вчинив би рівномірний рух по інерції зі швидкістю v0. А під дією сили F електрон повинен равноускоренно рухатися в напрямку, перпендикулярному v0. Результуюче рух електрона відбувається по параболі, причому електрон відхиляється убік позитивного електрода. Якщо електрон не потрапляє на цей електрод і вийде за межі поля, то далі він буде рухатися за інерцією прямолінійно і рівномірно. Електрон рухається по деякій параболі, причому або потрапляє на один з електродів, або виходить за межі поля.
Електричне поле завжди змінює в ту або іншу сторону кінетичну енергію і швидкість електрона. Таким чином, між електроном і електричним полем завжди є енергетична взаємодія, тобто обмін енергією. Якщо початкова швидкість електрона спрямована не уздовж силових ліній, а під деяким кутом до них, то електричне поле ще й викривляє траєкторію електрона.
. Уявіть пристрій і принцип дії лампи зворотної хвилі типу «О» як генератора, керованого напругою
генератор електричний напівпровідниковий
Лампа зворотної хвилі (ЛОВ) - генератор ел-магн. коливань СВЧ-діапазону, принцип дії якого заснований на перетворенні енергії електронних пучків в енергію НВЧ-випромінювання в результаті тривалого синхронного взаємодії цих пучків із зворотними хвилями. ЛОВ у багатьох відношеннях аналогічна лампі біжучої хвилі (ЛБХ) - як з формування електронних пучків, так і по сходності процесів їх Гартрі взаємодії з СВЧ-полями. Майже кожному варіанту ЛБХ можна поставити у відповідність аналогічний варіант ЛОВ.
Сх...
