Для того чтобы отклонить движущиеся электроны в стеклянной трубке (например, в электронно-лучевой трубке), необходимо воздействовать на них силой. Поскольку электроны являются заряженными частицами, обладающими массой, на них можно воздействовать двумя основными способами: с помощью электрического поля и с помощью магнитного поля. 1. Электрическое поле Электроны имеют отрицательный элементарный заряд. Если поместить трубку между двумя заряженными пластинами (конденсатором), на электроны начнет действовать кулоновская сила.
- Механизм: Электроны будут притягиваться к положительно заряженной пластине (аноду) и отталкиваться от отрицательно заряженной (катода).
- Направление: Отклонение происходит вдоль силовых линий электрического поля.
- Формула: Сила , действующая на электрон, определяется как:
где — заряд электрона, а — напряженность электрического поля.
2. Магнитное поле Когда электрон движется в магнитном поле, на него действует сила Лоренца. Это наиболее распространенный способ управления электронными пучками (например, в старых кинескопах телевизоров).
- Механизм: Магнитное поле не притягивает электроны статично, а изменяет траекторию их движения. Если направить постоянный магнит к трубке, пучок отклонится в сторону.
- Направление: Направление отклонения перпендикулярно как вектору скорости электрона, так и вектору магнитной индукции. Оно определяется по правилу левой руки (с учетом того, что ток направлен противоположно движению электронов).
- Формула: Модуль силы Лоренца вычисляется по формуле:
где — скорость электрона, — магнитная индукция, а — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции.
Сравнительная таблица
| Способ воздействия | Источник поля | Особенности |
|---|---|---|
| Электрический | Заряженные пластины | Отклоняет электроны даже при малых скоростях; требует высокого напряжения. |
| Магнитный | Постоянные магниты или катушки | Сила воздействия зависит от скорости электрона; позволяет плавно и точно управлять пучком. |
Другие факторы Помимо внешних полей, на траекторию могут влиять:
- Гравитационное поле: В теории Земля притягивает электроны, но их масса настолько мала ( кг), что на практике этим эффектом пренебрегают. Столкновения с молекулами газа: Если внутри трубки не создан глубокий вакуум, электроны будут рассеиваться при соударениях с частицами воздуха, что также приведет к их отклонению от первоначальной траектории.
Хотите, чтобы я рассчитал радиус кривизны траектории электрона в конкретном магнитном поле?
Форма ответа
Ответы и вопросы пользователей