Yassi-parallel plitalar o'rtasida ma'lum bir potentsial farq u qo'llanilsin, plitalar
Yüklə 496,72 Kb. Pdf görüntüsü
|
|
magnit dalalar elektromagnit to'lqinda ... magnit maydon
induksiya bilan B. 13. Zaryadlangan zarracha ga o'tadi magnit maydon radiusi 1 sm bo'lgan doira atrofida 106 m / s tezlikda. Induksiya magnit dalalar ... Zaryadlangan zarrachalarning harakati Harakatlanuvchi zarracha uchun uning tezligi vektori elektr maydon kuchlanishi vektori chiziqlariga perpendikulyar bo'lsa, maydon ko'ndalang deb hisoblanadi. Yassi kondensatorning elektr maydoniga dastlabki tezlik bilan tushgan musbat zaryadning harakatini ko'rib chiqing (77.1-rasm). Agar elektr maydoni yo'q bo'lsa (), u holda zaryad nuqtaga etib boradi HAQIDA ekran (biz tortishish kuchini e'tiborsiz qoldiramiz). Elektr maydonida kuch zarrachaga ta'sir qiladi, uning ta'siri ostida zarrachaning traektoriyasi kavisli bo'ladi. Zarra asl yo'nalishidan siljiydi va nuqtaga uriladi D. ekran. Uning umumiy siljishi siljishlar yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin:
, (77.1) elektr maydonida harakatlanayotganda siljish qaerda; - elektr maydonidan tashqarida haydash paytida siljish. Joy almashtirish - bu zarrachaning kondansatör plitalariga perpendikulyar yo'nalishda, tezlashuvi bo'lgan maydon ta'sirida bosib o'tgan masofasi. Ushbu yo'nalishda tezlik yo'qligi sababli, zarracha kondansatkichga kiradi, keyin Qaerda t- kondansatör maydonidagi zaryad harakatining vaqti. Zarrachaning yo'nalishi bo'yicha kuchlar harakat qilmaydi, shuning uchun. Keyin (77.2) - (77.4) formulalarni birlashtirib, quyidagilarni topamiz: Kondensatordan tashqarida elektr maydoni yo'q va zaryadga hech qanday kuch ta'sir qilmaydi. Shuning uchun, zarracha dastlabki tezlik vektori yo'nalishi bilan burchak hosil qiladigan vektor yo'nalishi bo'yicha to'g'ri chiziqda harakat qiladi. 77.1-rasmdan quyidagilar kelib chiqadi :; , bu erda zarracha maydonda harakatlanishi paytida kondansatör plitalariga perpendikulyar yo'nalishda erishadigan tezlik. (77.2) va (77.4) formulalarni hisobga olgan holda, biz quyidagilarni olamiz: (77.6) va (77.7) munosabatlaridan quyidagilarni topamiz: (77.5) va (77.8) ifodalarni (77.1) formulaga zarrachaning umumiy siljishi uchun almashtirib, quyidagilarni olamiz: Agar buni hisobga olsak, unda (77.9) formulani shaklga yozish mumkin (77.10) ifodadan ko'rinib turibdiki, ko'ndalang elektr maydonidagi zaryadlarning siljishi buriluvchi plitalarga qo'llaniladigan potentsiallar farqiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir va shuningdek, harakatlanuvchi zarrachaning xususiyatlariga (,,) va o'rnatish parametrlariga (, ,). Transvers elektr maydonidagi elektronlarning harakati katod nurlari trubkasi ta'sirida yotadi (77.2-rasm), uning asosiy qismlari katod 1, boshqaruvchi elektrod 2, tezlashtiruvchi anodlar tizimi 3 va 4, vertikal ravishda burilish plitalari 5, gorizontal ravishda burama plitalar 6, lyuminestsent ekran 7.
Elektron elektrostatik linzalar zaryadlangan zarralar nurini fokuslash uchun ishlatiladi. Ular ma'lum bir konfiguratsiyaga ega bo'lgan metall elektrodlari bo'lib, unga kuchlanish qo'llaniladi. Elektrodlarning shakli shunday tanlanishi mumkinki, elektron nurlari yig'uvchi linzalardan o'tgandan keyin maydonning ma'lum bir mintaqasida yorug'lik nurlari kabi "yo'naltirilgan" bo'ladi. 77.3-rasmda elektron elektrostatik linzalarning sxematik diagrammasi ko'rsatilgan. Bu erda 1 - oldindan qizdirilgan katod; 2 - boshqaruv elektrod; 3 - birinchi anot; 4 - ikkinchi anot; 5 - rasm tekisligi bo'yicha elektrostatik maydonning ekvipotensial yuzalarining kesimi. Ham elektr, ham magnit maydonlar ularda harakatlanadigan zaryadlangan zarrachalarga ta'sir qiladi. Shuning uchun elektr yoki magnit maydonga kiradigan zaryadlangan zarracha harakatning dastlabki yo'nalishidan chetga chiqadi (traektoriyasini o'zgartiradi), agar bu yo'nalish maydon yo'nalishiga to'g'ri kelmasa. Ikkinchidan, elektr maydon harakatlanuvchi zarrachani faqat tezlashtiradi (yoki sekinlashtiradi) va magnit maydon unga ta'sir qilmaydi, zaryadlangan zarrachaning yagona maydonga uchib ketishidagi amaldagi eng muhim holatlarni ko'rib chiqaylik. maydonga perpendikulyar yo'nalish bilan vakuumda. 1. Elektr maydonidagi zarracha. Zaryad va massaga ega bo'lgan zarracha tekis kondensatorning elektr maydoniga tezlikda uchib o'tsin (235-rasm, a). Kondenser uzunligi maydon kuchliligiga tengdir .. Aniqlik uchun zarrachani elektron deb hisoblang, so'ngra elektr maydonida yuqoriga qarab harakatlanib, u egri chiziqli traektoriya bo'ylab kondansatördan uchib chiqib, segment tomonidan dastlabki yo'nalishdan chetga chiqib, undan uchib chiqadi. y. Y
siljishini maydon kuchi ta'sirida zarrachaning bir tekis tezlashtirilgan harakatining o'qi bo'yicha siljish proektsiyasi sifatida ko'rib chiqish
biz yozishimiz mumkin bu erda elektr maydon kuchlanishi va maydon tomonidan zarrachaga beriladigan tezlanish, siljish y bajariladigan vaqt. Boshqa tomondan, zarrachaning kondansatör o'qi bo'ylab doimiy tezlikda bir tekis harakat qilish vaqti bor ekan, u holda
Ushbu tezlashuv qiymatini (32) formulaga almashtirib, munosabatni olamiz bu parabola tenglamasi. Shunday qilib, zaryadlangan zarra parabola bo'ylab elektr maydonida harakat qiladi; zarrachaning asl yo'nalishidan og'ishi zarracha tezligining kvadratiga teskari proportsionaldir. Zarrachaning zaryadining massasiga nisbati zarrachaning solishtirma zaryadi deyiladi. 2. Magnit maydonidagi zarracha. Oldingi holatda ko'rib chiqqan o'sha zarracha endi magnit intensiv maydonga uchib borsin (235-rasm, b). Nuqtalar bilan tasvirlangan maydonning kuch chiziqlari chizilgan tekislikka perpendikulyar ravishda (o'quvchiga qarab) yo'naltirilgan. Harakatdagi zaryadlangan zarracha elektr toki. Shuning uchun magnit maydon zarrachani
dastlabki harakat yo'nalishidan yuqoriga qarab buradi (shuni ta'kidlash kerakki, elektronning harakat yo'nalishi oqim yo'nalishiga qarama-qarshi). Amperning (29) formulasiga ko'ra, traektoriyaning istalgan qismiga (oqim qismiga) zarrachani burib yuboradigan kuch tengdir. zaryad bo'lim orqali o'tadigan vaqt qayerda
Biz olishimizni hisobga olsak Kuch Lorents kuchi deb ataladi. Yo'nalishlar va o'zaro perpendikulyar. Lorentsiya kuchining yo'nalishi chap qo'l qoidasiga ko'ra aniqlanishi mumkin, bu oqim yo'nalishi bo'yicha tezlik yo'nalishini anglatadi va musbat zaryadlangan zarracha uchun yo'nalishlar mos tushishini va manfiy zaryadlangan zarracha uchun bu yo'nalishlar qarama-qarshi. Lorentsiya kuchi tezlikka perpendikulyar bo'lib, bu tezlikning kattaligini o'zgartirmasdan zarracha tezligining yo'nalishini o'zgartiradi. Bundan ikkita muhim xulosa kelib chiqadi: 1. Lorentsiya kuchining ishi nolga teng, ya'ni doimiy magnit maydon unda harakatlanadigan zaryadlangan zarrada ishlamaydi (u zarrachaning kinetik energiyasini o'zgartirmaydi). Eslatib o'tamiz, magnit maydondan farqli o'laroq, elektr maydoni harakatlanuvchi zarrachaning tezligi va energiyasini o'zgartiradi. 2. Zarrachaning traektoriyasi - bu markazlashtiruvchi kuch rolini o'ynaydigan Lorentsiya kuchi tomonidan zarrachani ushlab turadigan aylana. Ushbu aylananing radiusi Lorents va markazga harakat qiluvchi kuchlarni tenglashtirish orqali aniqlanadi:
Shunday qilib, zarracha harakatlanadigan aylananing radiusi zarracha tezligiga mutanosib va magnit maydon kuchiga teskari proportsionaldir. Shakl. 235, b, zarrachaning harakatlanishning dastlabki yo'nalishidan chetga chiqishi radiusi ortib borishi bilan kamayib borishini ko'rish mumkin, shuning uchun (35) formulani hisobga olgan holda zarrachaning magnitdagi og'ishi degan xulosaga kelish mumkin. maydon zarralar tezligining oshishi bilan kamayadi. Maydon kuchliligi oshishi bilan zarrachaning burilishi kuchayadi. Agar shaklda ko'rsatilgan bo'lsa. 235, b, magnit maydon kuchliroq yoki kengroq maydonni qamrab olgan bo'lsa, u holda zarracha bu maydondan uchib chiqa olmaydi, lekin har doim radiusli aylana bo'ylab harakatlanadi Zarrachaning aylanish davri nisbaga teng aylananing zarracha tezligiga
yoki (35) formulani hisobga olgan holda, Binobarin, magnit pomda zarrachaning aylanish davri uning tezligiga bog'liq emas. Agar zaryadlangan zarracha harakatlanadigan bo'shliqda uning tezligiga a burchak ostida yo'naltirilgan magnit maydon hosil qilsangiz, u holda zarrachaning keyingi harakati bir vaqtning o'zida ikkita harakatning geometrik yig'indisi bo'ladi: tekislikda tezlik bilan aylanada aylanish kuch chiziqlariga perpendikulyar va maydon bo'ylab tezlik bilan harakatlanish (236-rasm, a). Shubhasiz, zarrachaning paydo bo'ladigan traektoriyasi maydon kuchlari chizig'ida burama spiral bo'lib chiqadi. Magnit maydonning bu xususiyati zaryadlangan zarralar oqimining tarqalishini oldini olish uchun ba'zi qurilmalarda qo'llaniladi. Toroidning magnit maydoni bu jihatdan alohida qiziqish uyg'otadi (Qarang: sek. 98, rasm 226). Bu zaryadlangan zarrachalarni harakatga keltirish uchun o'ziga xos tuzoq: kuch chiziqlari bo'ylab "o'ralgan", zarracha bunday maydonda uni tark etmasdan cheksiz harakat qiladi (236-rasm, b). E'tibor bering, toroidning magnit maydoni kelajakdagi termoyadro reaktorida plazmani saqlash uchun "idish" sifatida ishlatilishi kerak (boshqariladigan termoyadro reaktsiyasi masalasi 144-bo'limda muhokama qilinadi).
Yer magnit maydonining ta'siri yuqori kengliklarda avoralarning ustun bo'lishini tushuntiradi. Kosmosdan Yerga uchayotgan zaryadlangan zarralar Yerning magnit maydoniga tushib, maydonning kuch chiziqlari bo'ylab harakatlanib, ularga "o'ralgan". Yer magnit maydonining konfiguratsiyasi shunday (237-rasm), zarrachalar Erga asosan qutb mintaqalarida yaqinlashib, erkin atmosferada nurlanish chiqishini keltirib chiqaradi (qarang: § 93).
Elektr va magnit maydonlarda zaryadlangan zarrachalarning ko'rib chiqilgan harakat qonunlaridan foydalanib, bu zarralarning solishtirma zaryadini va massasini tajriba yo'li bilan aniqlash mumkin. Aynan shu yo'l bilan dastlab elektronning o'ziga xos zaryadi va massasi aniqlandi. Aniqlik printsipi quyidagicha. Elektronlar oqimi (masalan, katod nurlari) elektr va
magnit maydonlarga yo'naltirilgan bo'lib, ular bu oqimni qarama-qarshi tomonga burab qo'yishi uchun yo'naltirilgan. Bunday holda, bunday quvvat qiymatlari tanlanadi, shunda elektr va magnit maydonlarining kuchlari natijasida yuzaga keladigan og'ishlar to'liq o'zaro qoplanadi va elektronlar to'g'ri chiziqda uchib ketadi. Keyin elektr (32) va Lorentsian (34) kuchlari uchun ifodalarni tenglashtirsak, biz olamiz Agar zaryadli zarracha fazoda harakatlansa, u erda intensivligi E bo'lgan elektr maydoni mavjud bo'lsa, unda eE kuchi unga ta'sir qiladi. Agar elektr maydonidan tashqari magnit maydon mavjud bo'lsa, u holda zarrachaga e ga teng Lorents kuchi ham ta'sir qiladi, bu erda u zarraning maydonga nisbatan tezligi, B - magnit induktsiya. Shuning uchun, Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, zarralar harakatining tenglamasi quyidagi ko'rinishga ega: Yozilgan vektor tenglamasi uchta skaler tenglamaga ajraladi, ularning har biri tegishli koordinata o'qi bo'ylab harakatlanishni tavsiflaydi. Keyinchalik, bizni faqat ba'zi bir harakat holatlari qiziqtiradi. Dastlab X o'qi bo'ylab tezlik bilan harakatlanadigan zaryadlangan zarralar tekis kondansatörning elektr maydoniga tushadi deb taxmin qilaylik.
Agar plitalar orasidagi bo'shliq ularning uzunligiga nisbatan kichik bo'lsa, unda chekka effektlarni e'tiborsiz qoldirish mumkin va plitalar orasidagi elektr maydonini bir xil deb hisoblash mumkin. Y o'qini maydonga parallel ravishda yo'naltirish orqali biz quyidagilarga egamiz:. Magnit maydon yo'qligi sababli ... Ko'rib chiqilayotgan holatda, faqat elektr maydonining kuchi zaryadlangan zarrachalarga ta'sir qiladi, bu koordinata o'qlarining tanlangan yo'nalishi uchun butunlay Y o'qi bo'ylab yo'naltiriladi. Shuning uchun zarralar traektoriyasi yotadi. XY tekisligi va harakat tenglamalari quyidagi shaklga ega:
Bu holda zarralar harakati doimiy kuch ta'sirida sodir bo'ladi va gravitatsion maydonda gorizontal ravishda tashlangan jismning harakatiga o'xshaydi. Shuning uchun zarrachalar parabolalar bo'ylab harakatlanishi qo'shimcha hisob-kitoblarsiz aniq. Kondensatordan o'tgandan keyin zarracha nurlari burilish burchagini hisoblab chiqamiz. (3.2) tenglamalardan birinchisini birlashtirib quyidagilarni topamiz.
Ikkinchi tenglamaning integratsiyasi quyidagilarni beradi. T = 0 (zarracha kondansatkichga kiradigan moment) u (y) = 0 bo'lganida, u holda c = 0 va shuning uchun
Biz burilish burchagi uchun olamiz: Nurning og'ishi sezilarli darajada e / m zarralarning solishtirma zaryadining qiymatiga bog'liqligini ko'ramiz
Yüklə 496,72 Kb. Dostları ilə paylaş:
|