Движение электронов в тормозящем электрическом поле

Электрическое поле, линии напряженности которого совпадают по направлению с вектором начальной скорости электрона, называется тормозящим. Направление движе­ния электрона в поле противоположно направлению силы воздействия поля на электрон (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Движение электронов в тормозящем электрическом поле

Под действием силы F электрон будет постепенно терять свою скорость, двигаясь равнозамедленно, в какой-то точке поля остано­вится и начнет двигаться в обратном направлении.

Движение электронов в поперечном электрическом поле

Поперечным электрическим полем называется поле, линии напряженности которого перпендикулярны векто­ру начальной скорости электрона (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Движение электронов в поперечном электрическом поле

За счет действия силы F возникает вертикальная со­ставляющая скорости электронов, которая будет все время увеличиваться. Начальная скорость электрона V₀ остает­ся постоянной, в результате чего траектория движения электронов будет представлять собой параболу.

При вылете электронов за пределы действия поля они будут двигаться по прямой линии.

Движение электронов в магнитных полях

Когда электрон влетает в магнитное поле, на него будет действовать сила Лоренца F,

F_л = BeV₀sinα

где В - вектор магнитной индукции;

е - заряд электрона;

V₀ - начальная скорость движения электрона;

sinα - угол между вектором скорости движения и вектором направления магнитной индукции.

Если α равен 90°, то sinα, равен единице. В случае наличия такого угла α = 90° между векторами траекто­рия движения электрона будет представлять собой дугу окружности (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Движение электронов в магнитных полях

Если V₀ = 0 электрон не двигается в пространстве, сила Лоренца F_л = 0. Если угол α не равен 90 °, то вектор скорости движе­ния электрона представляет собой две составляющие - поперечную и продольную относительно направле­ния магнитных силовых линий (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Вектор скорости электрона

Направление силы Лоренца F определяют по пра­вилу буравчика. Под действием поперечной составляющей электрон бу­дет двигаться по окружности, а под действием продольной составляющей будет поступательно перемещаться. В ре­зультате траектория перемещения электрона будет пред­ставлять собой спираль.

Поток электронов и условное направление тока

Если электрическое давление (электродвижущая сила или электрическое напряжение) прикладыва­ется к проводнику, возникает направленное дви­жение электронов (например, при замыкании ба­тареи проволокой). Это происходит потому, что электроны притягиваются положительной сторо­ной батареи и отталкиваются отрицательной.

Чтобы вызвать движение электронов, необхо­димы следующие условия:

1. источник давления, то есть батарея или ге­нератор;

2. свободно проводящее электроны тело, по ко­торому электроны могут двигаться (то есть провода).

Если в точке А - избыток электронов в сравнении с точ­кой В (Рис. 1.2), то говорят, что между точками А и В существует разность по­тенциалов, или напряжение. Если соединить точки А и В каким-либо проводником, например простой проволокой, то избыточные электроны из точки А начнут перетекать в точку В. Этот поток электронов называ­ется электрическим током.

Рис.1.2

Точка А по причине избытка электронов имеет отрицательный потен­циал, а точка В - положительный.

Поток электронов подобен потоку воды, текущему из бака А в бак В, как показано на рис. 1.3. Труба между баками является эквивалентом электрического проводника, а разность уровней воды - эквивалентом разности потенциалов между точками А и В.

Рис.1.3