где Дг* - время прохождения заряда ls.q через поперечное сечение проводника. Следоватслыю, i\l Д, или, что одно и то же,

/Д/ Ад

(1.23)

Учитывая, что частное представляет сооой скорость движения

заряда V, а Д(? - заряд электрона, равный е, и подставляя эти значения в формулу (1.23), получим принятое вначале выражение (1.22).

Рис. 1.9. Траектория движения электрона в магнитном поле.

Согласно основным законам электромагнетизма сила, действующая в магнитном поле на провод дли1ЮЙ Al с током i, равна

F =-- SiA/sina, (].21)

где В - MariH-iTHan индукция; а - угол между направлением тока и магнитной силовой линией ноля.

Используя соотнощение (1.22), получим новое выражение, характеризующее силу воздействия магнитного поля на движущийся в нем электрон,

F = BeV&iY]a. (1.25)

Из этого выражения видно, что электрон, движущийся вдоль силовых линий -MarnHTiioro поля (а = 0), не испытывает никакого воздействия поля (F = BeV sin О** = 0) и продолжает перемещаться с задап1юй ему скоростью.

Если вектор начальной скорости электрона перпендикулярен век-тору магнитной индукции, т. с. а = (рис. 1.9, а), то сила, действующая на электрон.

f" = S?Ksin- = SeI/.

1.26)

Направление этой силы определяется по правилу левой руки. Сила F всегда перпендикулярна направлению мгновенной скорости I электрона и нанравлению магнитных силовых линий поля. В соот-вегствнн со вторым законом Ньютона эта сила сообщает электрону с

массой ускорение, равное-. Поскольку ускорение перпендику-

лярно скорости V, то электрон под действием этого нормального (центростремительного) ускорения будет двигаться но окружности, лежащей в плоскости, нерпендикуляриой к силовым линиям поля.

В общем случае начальная скорость электрона может быть неперпендикулярна к магнитной индукции, т. е. сс <; (рис. 1.9,6).

В данном случае траекторию движения электрона определяют две со-ставляюшие начальной скорости; нормальная и касательная 7., первая из которых направлена перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля, а вторая параллельно им. Под действием нормальной составляющей электрон движется по окружности, а под действием касательной - перемещается вдоль силовых линий поля.

В результате одновременного действия обеих составляющих траектория движения электрона принимает вид спирали.

Рассмотренная возможность изменения траектории движения электрона с помощью магнитного поля исгюльзуется для фокусировки и управления электронным потоком в электронно-лучевых трубках и других приборах.

Контрольные еш-росы и упражнения

1. Почему, приступая к изучению технической электрокики, необходимо вспомнить основные положения теории строения вещества?

2. Какая закономерность объясняет еледукнцее утверждение; йЭдектроды, рйс-положснные на внешних орбитах атома, связаны с ядром слабее, чем электроны, находящиеся на внутренних, близких к ядру орбитах»?

3. Почему масса электрона отличается от массы нопа?

4. Можно j;h считать, что основные положения классической теории строения атома пол!гостью характеризуют свойства внутриатомных частиц?

5. Какие критерии поло)!гены в основу деления веществ на прокодники, полу-гфоводникн и диэлектрики?

6. Подберите ключевые слова для характеристики явлений, открытых Э. Резерфордом, М. Планком, Н. Бором, В. Гейзенбергом, Л. де Бронлем, В. Паули.

7. Обьяспите различие между понятиями «энергетический уровень» и <;э!;ергс-тическая аона.>,

8. В параграфе 1.). утвер:-;дается, что благодаря большой величине отношения

- электрон об.тадает высокой подвижностью. Дайте объяснение этому положению.

Имеет ли оно практический смысл?

9. Зависит ли энергия кванта от длины волны электромагнитного излучения при переходе электрона с более высокого энергетического уровня на более низкиГ;?

10. Кои цен грация электронов в некотором металле состав.)] нет 8,4 10 см". Найдите максимальное значение энергии для любого электрона в этом металле при О К (уровень Ферми). Ответ выразить в электронвольтах.

И. Кг!к зависит количество эмиттирован!<ь)х электронов от температуры и работы выхода металла? Укажите г.ф;1вильный вариант ответа;

1. Число эмиттированных электронов возрастает с повышением теьшерэтуры и увеличением работы выхода металла,

2. Число эмиттированных электронов возрастает при сниженини температуры и уменьи1сг)!ш работы выхода металла.

3. Число эмиттированных электронов возрастает с позышение.м температуп[[ и уменьшением работы выхода металла.

12. В однородном электрическом поле электрон проходит уекоря]ощую разность потенциалов 30 3. Начальная скорость эле1трона равна нулю. Найдите конечную скорость электрона {движущегося в вакууме) п его кг1пети;ескую энергию.

13. Как дви;;.ется э.чсктрон в магнитном поле, если его начальная скорость направлена под углом к вектору напряженности этого ноля?

И. Электронный луч, ускоренный разностью пото;[циалоа 1000 В, входит п поперечное однородное магнитное поле с индукцией Б = 10~" Т. Нзйти радиус траектории электронов (движение происходит в вакууме).

Указание. Для реше!!ня этой задачи следует вспомнить выражение для центростремительной силы, известное из механики,

(5. Выпишите основные понятия, которые впервые встретились в изученной выше главе. Какие понятия из встречающихся были известны ранее?

Глава 2. ЭЛЕКТРОННЫЕ ЛАМПЫ

Электронниье лампы - исторически первый еид электронных. приОоров, в коте-рь/х удалось реализовапи? основную идею технического применения электронных явле-

-управление концентрацией и двшюением заряженных частиц. В электронных лампахтакими частицами являются электроны, а управление ими происходит в са-кууме в большинстве случаев с поуоншю электрических полей.

В конце 50-х годов, в связи с бурным развитием полупроводниковой электроники, многие специалисты утверждали, что примерно к 1970-1975 гг. объемы производства электронных ламп будут минимальными, а подавляющее больИ[инство электронных устройств будет выполнено на полупроводииковых приборах и микросхемах. Хотя общая тенденция развития технической электроники в принципе подтверждает этот прогноз, тем не менее уже к 1970 г. мировое производство электронных ламп не только не снизилось, но по нексуорым показателям даже возросло. Ежегодно появляются новые типы ламп, совершенствуется их качество, модернизируется конструкция. Объясняется это тем, что в ряде отраслей технической электрокики электронные лампы еще достаточно успешно конкурируют с полупроводниковыми приборами и микросхемами (радиолокация, телевидение, радиоизмернтельная техника и др.).

Для понимания преемственности принципов н идей б непрерывном процессе развития технических средств электроники следует сосредоточить внимашге на следующих основных вопросах:

1. Как совершенствовался механизм 11правлекия электронами в эяектронных лампах разного типа?

2. Какими техническими характеристиками и параметрами описывается работа электронных ламп?

3. Какие фунщии выполняют элементы ламповых электронных схем?

2Л. ДИОДЫ

Диод предстаеллет собой простейшую хгектрснную лампу, имеющую два э.ектрода-катод и анод. Оба электрода заключены в стеклянный или металлический баллон, из которого тщательно выкачан воздух, т. е. создан высокий вакуум. Катод диода может быть как с прямым накалом, так и подогрсбный (с косвенным накалом).

Катоды прямого накала представляют собой нить из тугоплавкого металла, нагреваемую непосредственно проходящим по ней током иакала, В зависимости от общей конструкции прибора катод можс! иметь различную форму. Пример конструктивного выполнении таких катодов приведен на рис. 2.). Катоды прямого накала выгодны тем, что мощность, затрачиваемая в цепи какала, мала. Время разогрева их составляет несколько секунд.

Катоды прямого пака.Еа питаются, как правило, постоянным током, При вк,iO-ченни катода в цепь переменного тока вследствие его небольшой массы происходят периодические изменения температуры катода с частотой питающего тока. Это приводит к непрерывному изменению тока ЭМИССИЙ и нарушению нормальной паботы прибора,

Одна из возможных конструкций подогревного катода показана иа рис. 2.2. катод состоит из никелевой трубки, на 1гаружную повер.\-ность которой наь-есен оксидный эмиттируюш,ий ело:!. Внутри катод-т находится подогреватель, изолированный от никелевой трубки теплостойким изоляционным май-риалом (окисью алюминия или магния).