падків зручно виражати енергію електронів в електрон-вольтах, а не в джоулях.
З формули (5) визначається кінцева швидкість електрона
Підставляючи сюди значення е і т, можна отримати зручне вираз для швидкості в метрах або кілометрах за секунду:
Таким чином, швидкість електрона в ускоряющем поле залежить від пройденої різниці потенціалів.
Початкову енергію електрона зручно виражати в електрон-вольтах, маючи на увазі рівність
т.е. вважаючи, що ця енергія створена пришвидшує полем з різницею потенціалів U0.
Швидкості електронів навіть при невеликій різниці потенціалів значні. При U=1 В швидкість дорівнює 600 км/с, а пріU = 100 В - вже 6000 км/с.
Знайдемо час t прольоту електрона між електродами, визначивши його за допомогою середньої швидкості:
. ( 9)
Середня швидкість рівноприскореного руху дорівнює напівсумі початкової та кінцевої швидкостей:
(10)
Якщо , то
Підставляючи сюди значення кінцевої швидкості, отримаємо час прольоту в секундах:
(12)
тут відстань d виражено в метрах, а якщо виразити його в міліметрах, то
(13)
Наприклад, час прольоту електрона при d= 3 мм і U = 100 В
Внаслідок неоднорідності поля розрахунок часу прольоту електрона в електронних приладах більш складний. Практично цей час одно - с. Можна таке мале час прольоту в багатьох випадках не враховувати. Але все ж, через те що електрони мають масу, вони не можуть миттєво змінювати свою швидкість і миттєво пролітати відстань між електродами. На ультра - і надвисоких частотах (сотні і тисячі мегагерц) час прольоту електрона стає порівнянним з періодом коливань. Наприклад, при f=1000 МГц період Т= с. Прилад перестає бути безінерційним або малоінерційним. Інакше кажучи, проявляється інерція електронів, яка практично не впливає на роботу при низьких і високих частотах. На цих частотах період коливань Т багато більше часу прольоту електрона і змінні напруги на електродах за час прольоту не встигають помітно змінитися, тобто можна вважати, що проліт електрона відбувається при постійних напругах електродів.
Режим роботи при постійних напругах електродів називають статичним режимом. Коли напруга хоча б одного електрода змінюється так швидко, що закони статичного режиму застосовувати не можна, режим називають динамічним . Якщо ж напруги змінюються з невисокою частотою, так, що явища можна розглядати наближено за допомогою законів статичного режиму, то режим називають квазистатическим.
Вирази для енергії, швидкості і часу прольоту залишаються в силі для будь-якої ділянки шляху електрона. У цьому випадку величини W, v, t, d, U відносяться тільки до даної ділянки.
Якщо на різних ділянках напруженість поля різна, то на окремих ділянках електрон буде летіти з різним прискоренням, а кінцева швидкість електрона визначається тільки кінцевої різницею потенціалів і початкової його швидкістю. Із закону збереження енергії випливає, що кінцева різниця потенціалів U дорівнює алгебраїчній сумі різниць потенціалів окремих ділянок. Тому повне приріст кінетичної енергії дорівнює добутку еu.
4. Рух електрона в гальмуючому поле
Нехай початкова швидкість електрона v 0 протилежна за напрямком силі F, діючої на електрон з боку поля електрон вилітає з деякою початковою швидкістю з електрода з більш високим потенціалом. Так як сила F спрямована назустріч швидкості v 0 то електрон гальмується і рухається равнозамедленно. Поле в цьому випадку називають гальмуючим. Енергія електронів в гальмуючому поле зменшується, так як робота відбувається не полем, а самим електроном, який долає опір сил поля. Таким чином, в гальмуючому поле електрон віддає енергію полю.
Якщо початкова енергія електрона дорівнює еu 0 і він проходить в гальмуючому поле різниця потенціалів U, то його енергія зменшується на еu. Коли , електрон пройде всю відстань між електродами і вдарить в електрод з більш низьким потенціалом. Якщо ж , то, пройшовши різниця потенціалів U0, електрон втратить всю свою енергію, швидкість його стане дорівнює нулю і він почне прискорено рухатися назад. Таким чином, електрон робить рух, подібний польоту тіла, кинутого вертикально вгору.
5. Рух електрона в однорідному поперечному полі
Якщо електрон вилітає з початковою швидкістю v ...
