1. Как устроена магнетронная система?

В магнетронной системе поток заряженных частиц управляется одновременно электрическим и магнитным полями, направленными взаимно перпендикулярно. В качестве магнетрона можно использовать электронную лампу с цилиндрическим анодом и прямолинейным катодом, расположенным на оси анода. Между анодом и катодом приложено постоянное напряжение, создающее радиальное электрическое поле. На лампу надевают соленоид, по которому протекает постоянный ток, создающий постоянное магнитное поле, направленное вдоль оси анода (рис. 5.1).

1 – катод;

2 – анод;

3 – соленоид.

Рисунок 5.1 – Магнетрон

В качестве магнетрона используется электронная лампа 3Ц22С, которая имеет цилиндрические анод и катод. На лампу надевается соленоид с большим числом витков на единицу длины.

2. От чего зависит радиус кривизны траектории электрона в магнетроне?

Под действием магнитного поля магнетрона траектория движения электрона станет криволинейной.

Из уравнения

следует, что радиус кривизны траектории зависит от скорости

электрона и от величины магнитной индукции поля соленоида:

3. Какая сила называется силой Лоренца и как определяется её направление?

На заряд, движущийся в магнитном поле действует сила Лоренца:

F_Л = e[v,B], где e – заряд электрона;

v – скорость электрона;

B – индукция магнитного поля.

Направление вектора индукции магнитного поля В определяется по правилу буравчика. Направление силы Лоренца определяется по правилу векторного произведения с учётом знака заряда. Вектор силы всегда перпендикулярен вектору скорости электрона.

Магнитная сила, действующая на движущийся положительный заряд, направлена перпендикулярно к плоскости векторов v и В в ту сторону, в которую поступательно перемещается правый винт, если его поворачивать по кратчайшему расстоянию от вектора v

Рисунок 5.2 к вектору В (рис. 5.2).

4. Почему сила Лоренца не изменяет кинетической энергии заряженной частицы?

Свойством силы Лоренца является то, что ее работа всегда равна нулю. Это следует из того, что магнитная сила перпендикулярна к скорости частицы. Элементарное перемещение движущейся частицы направлено вдоль скорости. Следовательно, скалярное произведение силы на перемещение частицы (элементарная работа) равно нулю. Таким образом, магнитное поле в отличие от электрического не в состоянии непосредственно передать энергию заряженной частице.

Учитывая, что магнитное поле не совершает работы над заряженной частицей, ее кинетическая энергия остается постоянной (остается постоянным модуль скорости частицы). Магнитное поле способно изменять только направление движения частицы. Поэтому нормальное ускорение отлично от нуля.

5. По какому правилу и как определяется направление вектора магнитной индукции в соленоиде при заданном направлении тока в нём?

Внутри длинного соленоида с током магнитное поле является однородным и линии магнитной индукции параллельны между собой. Направление В и направление тока в витках соленоида связаны правилом правого винта (рис. 5.3).

Рисунок 5.3.

Правило правого винта: если поместить острие винта в центре витка и вращать винт в направлении тока, то его поступательное движение укажет направление линий магнитной индукции.

Таким образом, существует взаимная связь направлений тока в замкнутом проводнике и его магнитного поля, их «сцепленность».