24. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия.

Что такое вакуум?

- это такая степень разрежения газа, при которой соударений молекул практически нет;

- электрический ток невозможен, т.к. возможное количество ионизированных молекул не может обеспечить электропроводность;

- создать эл.ток в вакууме можно, если использовать источник заряженных частиц;

- действие источника заряженных частиц может быть основано на явлении термоэлектронной эмиссии.

Термоэлектронная эмиссия

- это испускание электронов твердыми или жидкими телами при их нагревании до температур, соответствующих видимому свечению раскаленного металла.

Нагретый металлический электрод непрерывно испускает электроны, образуя вокруг себя электронное облако.

В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод, равно числу электронов, возвратившихся на него ( т.к. электрод при потере электронов заряжается положительно).

Чем выше температура металла, тем выше плотность электронного облака.

Электромагнетизм

25. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электромагнитном поле.

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле, называют силой Лоренца .

Сила Лоренца, действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле направлена перпендикулярно к её скорости. Поэтому сила Лоренца не совершает работу и не меняет величину скорости частицы, однако способна изменить направление движения частицы.

Рассмотрим движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. Пусть частица с зарядом влетает со скоростью в однородное магнитное поле с индукцией перпендикулярно к силовым линиям поля. На частицу со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, величина которой равна: . Скорость частицы и действующая на неё сила Лоренца постоянно лежат в плоскости, перпендикулярной к силовым линиям магнитного поля. Движение частицы происходит в этой плоскости, а постоянная по величине сила, направленная перпендикулярно к скорости, является центростремительной силой, действующей на движущуюся по окружности частицу. Приравняв силу Лоренца центростремительной силе найдём радиус окружности, по которой движется частица: . Время движения частицы по круговой орбите, т.е. период ей движения составляет: . Как видно из последней формулы, период движения частицы не зависит от её скорости.

Если частица влетает в силовое поле под углом, отличным от угла 90, то вводится понятие шага винтовой линии. Шаг, это то расстояние, которое проходит частица вдоль силовой линии за одно круговое движение, то есть за один период. Траектория будет иметь вид спирали. . Радиус определяется соотношением: , где - угол между векторами скорости и магнитной индукции.

26. Сила Ампера. Рамка с током в магнитном поле. Закон Ампера.

Силу, действующую со стороны магнитного поля на проводник с током, называют силой Ампера. . Сила Ампера направлена перпендикулярно к направлению тока и к направлению вектора индукции магнитного поля. Направление силы Ампера удобно находить с помощью правила левой руки. Векторы , и образуют правовинтовую ортогональную тройку векторов.

Пусть рамка имеет возможность вращаться вокруг своей оси , проходящей через середины её сторон длиной и перпендикулярной к силовым линиям магнитного поля. Силы Ампера, действующие на стороны контура, направлены в противоположные стороны вдоль оси контура. Поэтому действие этих сил сводится только к деформации контура, т.е., в зависимости от направления тока, к его сжатию или растяжению. Силы Ампера, действующие со стороны контура, численно равны . Эти силы перпендикулярны к силовым линиям магнитного поля и к сторонам контура. Направление этих сил можно определить с помощью правила левой руки. Силы, действующие на стороны контура, создают вращающий момент, равный: , где - угол между нормалью к контуру и направлением силовых линий магнитного поля. Вращающий момент направлен по оси вращения контура, т.е. он перпендикулярен к нормали контура и линиям магнитной индукции, а следовательно направление вращающего момента совпадает с направлением векторного произведения векторов и . Поэтому, используя понятие о магнитном моменте контура с током , можно вращающий момент , действующий на рамку стоком в магнитном поле, записать в виде: .

В законе ампера говорится, что если расположить вблизи два проводника, то эти проводники будут взаимодействовать, причем если токи в проводниках будут направлены в разные стороны, то проводники будут отталкиваться, иначе – притягиваться. Эта сила, с которой проводник взаимодействует с другим проводником определяется по формуле: , где - магнитная постоянная.