Электрон в электрическом поле. На примере плоского конденсатора.

  Электрон, в электрическом поле движущийся с определенной скоростью может поглощать энергию от поля или отдавать ее. Поле в общем случае воздействует на траекторию полета электрона. Он может, как ускорятся, так и замедлятся.

 Рассмотрим поведение электрона в поле создаваемым электронной вакуумной лампой. Подразумевается, что в лампе достаточно высокий уровень вакуума, так что электрон не сталкивается с атомами газа. Также считается, что гравитационные силы незначительны по сравнению с силами электрического поля. Еще предполагаем, что заряженные частицы не взаимодействуют друг с другом.

 Представим систему из двух плоских электродов, один из которых находится под высоким потенциалом, а второй под низким. От электрода с низким потенциалом отрывается электрон и движется в электрическом поле с какой-то начальной скоростью. Это поле начинает действовать на электрон с некоторой силой, тем самым ускоряя его движение к положительному электроду. В этом случае поле называется ускоряющим.

Электрон в электрическом поле
Рисунок 1 — Электрон в ускоряющем поле
 

 Электрон ускоряющийся в электрическом поле получает энергию от этого поля за счет того что силы поля выполняют работу по перемещению заряда. Скорость движения электрона определяется пройденной разностью потенциалов. Скорость движения электрона условно выражается в вольтах. То есть она равна той разности потенциалов, которую проходит электрон.

Электрон в электрическом поле
Формула 1 — скорость движения электрона в электрическом поле
 

 Теперь электрон отрывается от электрода с высоким потенциалом, следовательно, его начальная скорость направлена против сил поля. В электрическом поле такой электрон начнёт тормозиться. То есть его скорость начнет уменьшаться. В этом случае поле будет называться тормозящим.

Электрон в электрическом поле
Рисунок  2 — Электрон в тормозящем поле
 

 В этом случае энергия движущегося электрона будет уменьшаться. Поскольку теперь он движется против сил поля и работу по перемещению совершает сам. При этом поле будет приобретать, а не затрачивать энергию. Если начальной скорости достаточно, то электрон попадёт на противоположный электрод. Если нет, и он потеряет всю энергию, прежде чем достигнет противоположного электрода. То он развернется и начнет, возвращается, обратно ускоряясь по пути.

 Возможен также вариант, когда электрон движется перпендикулярно полю. При этом обладая какой-то начальной скоростью движения, он будет, по инерции двигается в этом же направлении. Но под действием силы поля он начнет, смещается в сторону действия силы. Результирующее движение будет совершаться по параболе. А когда электрон покинет приделы поля, двигается он буде прямолинейно.

Электрон в электрическом поле
Рисунок 3 —  электрон движется перпендикулярно полю
 
« Пред.   След. »