Контрольные вопросы лаба 4. лаба 4.1. Контрольные вопросы Магнетрон имеет всего два электрода анод цилиндрической формы и прямолинейный катод, совпадающий с осью анода.
 Скачать 51.81 Kb.
|
|
Контрольные вопросы Магнетрон имеет всего два электрода: анод - цилиндрической формы и прямолинейный катод, совпадающий с осью анода. Магнетрон находится между полюсами сильного магнита и расположен так, что силовые линии магнитного поля пронизывают внутреннее пространство вдоль оси анода. Когда электроны покидают катод, они попадают в сферу действия электрического поля анода и поля магнита. Сила электрического поля влечет электроны к аноду, и они устремляются туда по самым коротким путям - по радиусам. Им приходится пересекать силовые линии магнитного поля. При этом на электроны начинает действовать новая сила, которая отклоняет их в сторону. Она искривляет путь электронов, «закручивая» их вокруг магнитных силовых линий. Магнитное поле искривляет траекторию движения электронов, если бы поля не было, электроны летели бы прямо от катода к аноду. Чем сильнее поле, тем сильнее искривление. Если магнитное поле будет слишком сильным, то электроны не будут достигать анода, вернутся в катод. В магнетроне электрон движется в скрещенных электрических и магнитных полях. В отсутствии магнитного поля траектории движения электронов приведены на 1 рис. При положении слабого магнитного поля траектории магнитного поля искривляются, но все электроны долетают до анода, как показано на рисунке 2.   Рис. 1 рис. 2 В магнетроне силовые линии электрического поля имеют радиальное нагревание, а линии магнитной индукции совпадает с осью электродов. Движение электрона в электромагнитном поле подчиняются второму закону Ньютона:  , где r - радиус-вектор, m - масса электрона, e - абсолютная величина заряда электрона, V - скорость электрона, E - вектор напряженности электрического поля, В - вектор индукции магнитного поля.Скорость электронов вблизи анода может быть найдена из закона сохранения энергии:  В магнитном поле сила действует на движущийся электрон F=-e[VB] и направлена перпендикулярно скорости электрона. В нашей модели предполагается, что V^B. Применяя второй закон Ньютона, получим:  Отсюда,  Увеличивая индукцию магнитного поля, можно получить ситуацию, когда электрон, двигаясь по криволинейной траектории, едва не коснется анода и возвратится на катод:  Скорость в этом случае выводиться из ЗСЭ и равна:  Анодный ток при этом прекращается. Таким образом, если известна индукция критического магнитного поля при определенном анодном напряжении, то из прошлых 2 формул можно посчитать удельный заряд электрона:  Для определения удельного заряда электрона по этой формуле нужно, задавая величину анодного напряжения, найти значение индукции критического магнитного поля, при котором анодный ток уменьшается до нуля. Индукция магнитного поля соленоида связана с силой тока формулой:  В результате получаем расчетную формулу для удельного заряда электрона:   Ускорители заряженных частиц, масс-спектрометры, Рентгеновский аппарат. Задачи 6.1. Электрон движется на расстоянии 5 см параллельно прямолинейному длинному проводнику с кинетической энергией 1 кэВ. Какая сила действует на электрон, если по проводнику идет ток 1 А? Дано: I = 1 А r = 5 см = 0.05м; E = 1кэВ = 103эВ = 1.6*10-16Дж Найти: F Решение: Электрон обладает кинетической энергией  и движется со скоростью V =  . Проводник с током создает магнитное поле, индукция которого определяется по формуле B =  .Со стороны поля на движущийся электрон действует сила Лоренца Fл = qvB   Ответ:  .6.2. В магнитном поле напряженностью 105 А/м движется протон. Траектория движения протона - окружность радиусом 2 см. Найти кинетическую энергию протона. Дано: Н = 105 А/м; r = 0.02 м. Найти: E. Решение Протон обладает кинетической энергией: Также на протон, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца: Fл = qvB  Сила Лоренца численно равна центростремительной силе:  Из равенства  выразим V и подставим в формулу кинетической энергии:   Ответ: E = 300 эВ. |