Apsveriet elektrona kustību starp plaknes paralēliem elektrodiem ar attālumu d starp tiem.

Laplasa vienādojums, ņemot vērā, pēc integrācijas samazinās līdz vienādojumam

kur u ir iespējamā atšķirība starp elektrodiem.

Elektronu kustības vienādojums taisnstūrveida koordinātu sistēmā ir sadalīta trīs vienādojumos:

Apsvērošanas gadījumā magnētiskais lauks nav klāt, un elektriskajam ir viens komponents EY \u003d E. Tad vienādojumu sistēma tiks ierakstīta kā

Pieņemsim, ka brīdī t \u003d 0, elektronu atrodas koordinātu izcelsmes vietā un pārvietojas ar ātrumu V0, kam ir komponenti pa x un y asīm, un Z ātruma komponents Z ir nulle. Tad integrācija noved pie vienādojumiem:

Pēc pirmajiem diviem vienādojumiem, mēs iegūstam;

Integrācijas konstantes abos gadījumos ir nulle, jo sākotnējā brīdī x \u003d y \u003d 0, trešās vienādojuma integrācija dod z \u003d 0.

Mēs iegūstam elektronu trajektorijas vienādojumu, aizstājot:

Var redzēt, ka kustība notiek parabolē (līkne 1 2.1 att.) Izliekot uz augšu. Analīze liecina, ka šā parabola virsotne ir koordinātas

Veicot kustību uz šo trajektoriju, elektronu atgriežas X asī punktā ar koordinātu:

Ja intensitātes vektors tiek nosūtīts pretējā virzienā (-u), trajektorijas vienādojuma pirmās dalībnieka zīmi

tiem. Šādā gadījumā elektronu pārvietosies gar trajektoriju 2 (1.1. Att.). Tas ir parabola segments, simetrisks salīdzinājumā ar parabola koordinātu izcelsmi 1.

\u003e Elektronu kustība paātrināšanas laukā

Un attēla attēla ir attēlots formā silest līnijas (spriedzes līnijas) viendabīga elektriskā lauka starp diviem elektrodiem, piemēram, katodu un anoda diodi.

Ja iespējamā atšķirība starp elektrodiem u , un attālums starp tiem d , Šis lauka spēks

Priekš vienota lauks Vērtība E.ir nemainīgs.

Ļaujiet no elektroda, kam ir zemāks potenciāls, piemēram, no katoda Uz,lido elektronu ar kinētisko enerģiju un sākotnējo ātrumu v 0 , režisors pa strāvas līnijām lauka. Lauks paātrina kustību elektronu. Citiem vārdiem sakot, elektronu piesaista elektrodu ar augstāku potenciālu. Šādā gadījumā lauku sauc par paātrinājums.

Lauka stiprums ir skaitliski vienāds ar spēku, kas darbojas ar vienu pozitīvu maksu. Tāpēc spēks, kas darbojas elektronā

F. \u003d viņai.

"Mīnus" zīme ir paredzēta, jo spēks f vērsta uz pretējo vektoru E.Dažreiz šī zīme nav ievietota.

Saskaņā ar pastāvīgas jaudas darbību elektronu paātrinās a \u003d f / t.Pārvietojas taisni, elektronu iegūst lielāko ātrumu v un kinētiskā enerģija w tās ceļa beigās, t.i. Hitting elektrodu, uz kuru viņš lido. Tādējādi paātrinošajā laukā kinētiskās elektronu enerģijas palielinās elektronu kustības lauka darbības dēļ. Saskaņā ar Likumu par enerģijas saglabāšanas pieaugumu kinētiskā enerģija elektronu w-w Tāpat arī lauka darbs, ko nosaka maksas iekasēšanas darbs e.par potenciālo atšķirību, ko viņa nodota:

W - w 0 \u003d mv 2 / 2 - mv 0 2 / 2 \u003d ES. (4)

Ja sākotnējais elektronu ātrums ir nulle, tad

W \u003d mv 2 / 2 \u003d ES. (5)

tiem. Kinētiskā elektronu enerģija ir vienāda ar lauka lauka.

Formula (5) ar kādu tuvināšanu var piemērot gadījumā, kad sākotnējais ātrums v. 0 daudz mazāk galīgais ātrums v,tajā pašā laikā

mv 0 2 /2 " mv 2 /2

Ja tas ir nosacīti pieņemts elektronu maksu par elektroenerģijas daudzuma vienību, tad U \u003d 1 elektronu enerģijā tiek ņemta uz vienu enerģijas vienību elektronu voltu (eV). Vairumā gadījumu tas ir ērti izteikt elektronu enerģiju elektronu voltā, nevis džoulos.

Formula (5) nosaka galīgo elektronu likmi

Aizstājot nozīmi e un t, \\ tjūs varat iegūt ērtu izteiksmi ātrumam metros vai kilometros sekundē:

Tādējādi elektronu ātrums paātrinošajā jomā ir atkarīgs no potenciāla atšķirības.

Elektrona sākotnējā enerģija ir ērta, lai izteiktu elektroniskos voltos, kas nozīmē vienlīdzību

tiem. Ņemot vērā, ka šo enerģiju rada paātrinoša lauka ar atšķirību potenciālā u 0.

Elektronu ātrumi pat ar nelielu iespējamo atšķirību ir nozīmīgas. U \u003d 1 ātrumā ir 600 km / s, un lietotne = 100 V - jau 6000 km / s.

Mēs atradīsim T. T. T. elektronu aptver starp elektrodiem, nosakot to ar vidēju ātrumu:

Vidējais līdzsvara kustības ātrums ir vienāds ar sākotnējo un gala ātruma hemishēmmu:

Ja , tas

Beigu ātruma vērtības aizvietošana, mēs saņemam laika posmu sekundēs:

Šeit attālums D. izteikti metros, un, ja jūs to izteicāt milimetros, tad

Piemēram, elektroniskās darbības laiks d \u003d3 mm un u = 100 B.

Lauka nehhomogēnuma dēļ elektronisko intervālu aprēķināšana elektroniskajās ierīcēs ir sarežģītāka. Gandrīz šis laiks ir vienāds ar. Jūs varat tik mazu lidojuma laiku daudzos gadījumos neņemt vērā. Bet tomēr, sakarā ar to, ka elektroni ir masa, viņi nevar uzreiz mainīt savu ātrumu un uzreiz aizlidot attālumu starp elektrodiem. Ultra - un ultrahūnu frekvencēs (simtiem un tūkstošiem Megahertz) elektrona lidojums kļūst samērīgs ar svārstību periodu. Piemēram, F \u003d 1000 MHz periodā T \u003d.no. Ierīce vairs nav neregulāra vai zema ineratācija. Citiem vārdiem sakot, izpaužas elektronu inerci, kas praktiski neietekmē darbu ar zemu un augstu frekvencēm. Šajās frekvencēs oscilācijas periods T daudz vairāk no elektronisko un sprieguma mainīgo lidojuma lidojuma laikā nav laika, lai būtiski mainītu, t.i. Var pieņemt, ka elektronu span tiek veikts ar pastāvīgu elektrodu spriegumu.

Operācijas režīms pastāvīgām elektrodu zvana spriegumiem statiskais režīms.Ja vismaz viena elektroda spriegums tik ātri mainās, ka statiskā režīma likumus nevar piemērot, režīmu sauc par dinamisks. Ja spriegumi mainās ar zemu frekvenci, lai parādības varētu uzskatīt par aptuveni ar statiskā režīma likumiem, tad režīms tiek saukts par kvazistātisks.

Ekspluatācijas enerģijas, ātruma un laika posms paliek spēkā jebkurai elektronu ceļa daļai. Šajā gadījumā lielums W, v, t, d, uattiecas tikai uz šo vietni.

Ja lauka stiprums dažādās daļās atšķiras, elektrons lidos ar atšķirīgu paātrinājumu atsevišķās jomās, un galīgo elektronu likmi nosaka tikai galīgā iespējamā atšķirība un tā sākotnējais ātrums. Enerģijas saglabāšanas likums nozīmē, ka galīgā potenciālu atšķirība U.vienāds ar algebrisko summu potenciālo atšķirību atsevišķu sadaļu. Tāpēc pilnīgs kinētiskās enerģijas pieaugums ir vienāds ar darbu eS.

Viendabīgā elektriskais lauks, Spēks, kas darbojas uz uzlādes daļiņu, ir nemainīgs gan lieluma, gan virzienā. Tāpēc šādas daļiņas kustība ir pilnīgi līdzīga ķermeņa kustībai Zemes smaguma jomā, neņemot vērā gaisa pretestību. Daļiņu trajektorija šajā gadījumā ir plakana plaknē, kurā ir daļiņas finiera vektori un elektriskā lauka stiprums (486. att.).

fig. 486.
Tāpēc, lai aprakstītu daļiņu stāvokli, divas koordinātas ir pietiekamas. Ērti viens no kārta koordinātu asis, lai nosūtītu gar virzienu lauka stipruma vektora (tad kustība pa šo asi būs vienāds ar), un otrais perpendikulāri intensitātes vektoram (kustība pa šo asi ir vienota). Atsauces sākums ir ērti apvienots ar daļiņas sākotnējo stāvokli.
Vienkāršs piemērs: masu daļiņu m.Elektriskā lādiņa q. Pārvietojas homogēnā elektriskā sprieguma jomā E.Sākotnējā brīdī tā ātrums ir vienāds v O.. Izvēlieties asi Oy. pretējā vektora virzienā E.Atsauces sākums ir saderīgs ar daļiņas sākotnējo stāvokli (487. att.).

fig. 487.
Daļiņu pārvietojas ar pastāvīgu paātrinājumu

Vērsta uz "vertikāli uz leju", tāpēc papildu apraksts par kustību, ar visām tās iezīmēm var pārrakstīt no ķermeņa kustības problēmas risināšanas smaguma jomā, neņemot vērā gaisa pretestību.
Apskatīsim darba principu elektrostatiskā novirzīšanas ierīceIzmanto vairākās ierīcēs (piemēram, dažos osciloskopu veidos), lai mainītu elektronu plūsmas kustības virzienu. Elektronu gaisma ar ātrumu v O., lido telpā starp divām paralēlām plāksnēm garumā h.starp kuru ir izveidots pastāvīgs spriedzes lauks E.. Uz attāluma l. No plāksnēm ir ekrāns, uz kuru šis elektronu staru kūlis (488. att.).



fig. 488.
Atrodiet gaismas novirzes atkarību no pievienotās lauka stiprības.
Mēs ieviešam Dekarta koordinātu sistēmu, kā parādīts 1. attēlā. 488. Kad elektroni pārvietojas starp plāksnēm, ir pastāvīgs spēks F \u003d ee (e. - elektronu uzlāde, \\ t m. - viņa masa), kas viņam stāsta paātrinājumu a \u003d ee / mAss Oz.. Mēs pieņemam, ka plākšņu garums ir tāds, ka elektroni neietilpst uz tā, turklāt mēs nolaidīsim priekšrocības, tas ir, mēs pieņemam, ka lauks starp plāksnēm ir viendabīga, un nav plāksnes. Kopš projekcijas elektroenerģija uz ass ir nulle, tad prognoze ātruma uz šīs ass nemainās un paliek vienāds v O.. Laikā starp plāksnēm t 1 \u003d h / v o Elektronu iegūs papildu ātruma komponentu, kas vērsta pa asi Oy.

un maiņās

Pēc izbraukšanas no lauka lauka, elektrons pārvietosies vienmērīgi, tā kustības laikā uz ekrāna laikā t 2 \u003d l / v o papildus novirzīs gar vertikālo asi līdz attālumam

Kopējais plūsmas vertikālais nobīde būs vienāda ar

No šīs formulas no tā izriet, ka pārvietojums ir proporcionāls lauka stiprumam, atšķirība no deflicēšanas plāksnēm. Tādējādi, mainot spriegumu starp plāksnēm, varat mainīt elektronu staru stāvokli ekrānā.

29. nodaļa.

Maksājumu pārvietošana elektriskajos un magnētiskajos laukos

§ 1. kustība viendabīgu elektrisko i magnētisko lauku

§ 2. Impulsu analizators

§ 3. Elektrostatiskais objektīvs

§ 4. Magnētiskais objektīvs

5.§ Elektroniskais mikroskops

6.pants. Stabilizējot paātrinātāju laukus

Atkārtotglāstīt 30 (3. vol.) "Difrakcija".

§ 1. kustība viendabīgu elektrisko un magnētisko lauku

Mēs tagad pāriet uz aprakstu par vispārējiem maksājumu nodevām dažādos apstākļos. Visbiežāk interesantākās parādības rodas, ja maksājumi pārvietojas daudz, un tie visi mijiedarbojas viens ar otru. Tas ir gadījumā, ja elektromagnētiskie viļņi šķērso vielas vai plazmas gabalu; Tad leģioni nodevu mijiedarbojas viens ar otru. Bet tas ir ļoti sarežģīts attēls. Vēlāk mēs runāsim par šādām problēmām; Tikmēr mēs apspriedīsim nesalīdzināmi vienkāršāku uzdevumu par atsevišķas maksas kustību noteiktslauks. Tajā pašā laikā jūs varat atstāt visus pārējos maksājumus, izņemot, protams, šīs maksas un strāvas, kas rada aplēsto lauku.

Šķiet, ka tas sākas, acīmredzot, jums ir nepieciešams no daļiņu kustības vienotā elektriskā laukā. Kustība ar zemu ātrumu neatspoguļo lielu interesi - tas ir vienkārši vienmērīgi paātrināts lauka virzienā. Bet, kad daļiņu, iegūst pietiekami daudz enerģijas, pārvēršas relativistiski, tā kustība kļūst sarežģītāka. Es atstāju jums risinājumu šim incidentam - apnikt un atrast to pats.

Mēs apsvērsim kustību homogēnā magnētiskā laukā, ja nav elektriskā lauka. Mēs jau esam atrisinājuši šo uzdevumu. Viens no risinājumiem bija daļiņu kustība ap apkārtmēru. Magnētiskā jauda

qv.X vienmēr darbojas taisnā leņķī pret kustības virzienu, tāpēc atvasinājums dP / DT.perpendikulāri p un vienādu izmēru vp / r,kur R -apļa rādiuss, t.i.

Fig. 29.1. Daļiņu kustība viendabīgā magnētiskā laukā.

Tādējādi apļveida orbīta rādiuss ir vienāds

Šī ir viena no iespējamām kustībām. Ja kustīgajai daļai ir tikai viens komponents lauka virzienā, tas nemainās, jo magnētiskajam spēkam nav komponenta lauka virzienā. Kopējā daļiņas kustība viendabīgā magnētiskā laukā ir kustība ar nemainīgu ātrumu B un apļveida kustības virzienā labajā leņķī līdz B, I.E., kustība pa cilindrisko spirāli (29.1. Att.). Helix rādiusu nosaka vienlīdzība (29.1) ar nomaiņu ruz r + - pulse komponents perpendikulārs lauka virzienā.

§ 2. Impulsu analizators

Homogēns magnētiskais lauks bieži tiek izmantots "Analyzer" vai augstas enerģijas daļiņu "impulsa spektrometru". Pieņemsim, ka tajā brīdī Bet(Att. 29.2, bet)viendabīgā magnētiskā laukā uzlādētie daļiņas mušas, un magnētiskais lauks ir perpendikulārs modeļa plaknei. Tajā pašā laikā katra daļiņa lidos pa apļveida orbītu, kura rādiuss ir proporcionāls tās impulsam. Ja visas daļiņas lido laukā perpendikulāri tās malai, tad viņi atstāj to attālumā h.no punkta Bet,proporcionāli to impulsam r.Uz dažiem Noskaitītājs reģistrēs tikai tādas daļiņas, kuru impulss ir kaut kur diapazonā Dr. p \u003d qbx / 2.

Fig. 29.2. 180 grādu spektrometra impulsi ar homogēnu magnētisko lauku.

a - daļiņu trajektorijasno dažādi impulsi; 6.- daļiņu trajektorijas, kas peld vienādos stūros. Magnētiskais lauks ir vērsts perpendikulāri modeļa plaknei.

Protams, tas nav nepieciešams, lai daļiņu rotētu 180 ° pirms reģistrācijas, bet šāds "180 grādu spektrometrs" ir īpašs īpašums: tas ir ļoti nepieciešams, lai tā, ka daļiņas nonāk taisnā leņķī līdz malai lauka. Fig. 29.2, b.parādot trīs daļiņu trajektorijas ar jātnieksimpulss, bet iekļauts šajā jomā dažādos leņķos. Jūs redzat, ka viņiem ir dažādas trajektorijas, bet viņi visi atstāj laukumu ļoti tuvu punktam No.Šādos gadījumos mēs runājam par "fokusēšanu". Šīs fokusēšanas metodes priekšrocība ir tā, ka tas ļauj jums atļaut punktu Betlai gan daļiņas, kas peld lielos leņķos, lai gan parasti, kā redzams no zīmējuma, šie stūri zināmā mērā ir ierobežoti. Liela leņķiskā izšķirtspēja parasti nozīmē reģistrāciju šajā periodā lielāku daļiņu skaitu un samazina, tāpēc mērīšanas laiku.

Mainot magnētisko lauku, pārvietojot letes gar asi h.vai pārklājot ar daudziem skaitītājiem visā laukumā pa asi x,jūs varat izmērīt incidentu staru kūļa "spektru" [impulsu "spektrs" f (p)nozīmē, ka daļiņu skaits ar impulsiem intervālā starp run (P + dp)eQUAL F (P) DP] . Šādi mērījumi tiek veikti, piemēram, nosakot enerģijas sadalījumu dažādu serdeņu B-sabrukumā.

Joprojām ir daudz citu veidu pulsējošiem spektrometriem, bet es jums pateiks tikai par vienu no tiem, ko raksturo īpaši liela izšķirtspēja telpasstūrī. Tas ir balstīts uz pareizu orbītu vienotā jomā, kā parādīts 1. attēlā. 29.1. Iedomājieties cilindrisku koordinātu sistēmu R, Q, Z, ar Axis Z izvēlēts virzienā magnētiskais lauks. Ja daļiņa tiek izstarota no koordinātu sākuma leņķī

Fig. 29.3. Spektrometrs ar aksiālo lauku.

un Z ass virzienā, tas pārvietosies pa ekspresijas aprakstīto spirālveida līniju

inbox parametri a, b k.tas ir viegli izteikt cauri r, A.un magnētiskā nouris In.Ja par šo impulsu, bet dažādi sākotnējie leņķi atlikt attālumu r. no ass kā funkcija z,tad mēs saņemam līknes, piemēram, cietu līkni. 29.3. (Jūs atceraties - galu galā, tas ir sava veida prognozes par skrūves trajektoriju.) Kad leņķis starp ass un sākotnējais virziens ir lieliska, maksimālā vērtība r. Tas būs arī liels, un garenvirziena ātrums ir samazināts, lai trajektorija ar dažādiem leņķiem cenšas savākt sava veida fokusu (punkts Betattēlā). Ja attālumā Betielieciet šauru gredzenu atvēršanu, tad daļiņas, kas peld dažās stūriem, var iet caur caurumu un sasniegt asi, kur mēs sagatavojam paplašinātu detektoru to reģistrācijai D.Daļiņas, kas lido no koordinātu sākuma vienā un tajā pašā stūrī, bet ar lielu impulsu lido pa mūsu dotto līnijas norādīto ceļu un nevar iziet cauri caurumam Bet.Tātad, ierīce izvēlas nelielu impulsa intervālu. Šāda spektrometra priekšrocība salīdzinājumā ar iepriekš aprakstītajiem ir šie caurumi A un A "jūs varat veikt gredzenu, lai daļiņas varētu ierakstīt diezgan lielā ķermeņa stūrī. Šī priekšrocība ir īpaši svarīga vāju avotiem un ar ļoti precīziem mērījumiem, kad ir nepieciešams izmantot lielu daļu no avota emitētajām daļiņām.

Fig. 29.4. Elipsoidal spoles iekšpusē, kas ir strāva jebkurā DX ass intervālā tas pats, viendabīga lauks notiek.

Bet tam priekšrocība ir jāmaksā, jo metode prasa lielu tilpumu viendabīga magnētiskā lauka, un tas ir praktiski piemērots daļiņām ar nelielu enerģiju. Ja jūs atceraties, viena no metodēm viendabīga lauka ražošanai ir vējš vadu uz sfēras tā, ka virsmas blīvums pašreizējā ir proporcionāla stūrī sinusa. Jūs varat pierādīt, ka tas pats attiecas uz rotācijas elipsoīdu. Tāpēc ļoti bieži šāds spektrometrs ir izgatavots, vienkārši uzvarot elipsoīdu spoles uz koka vai alumīnija rāmja. Vienīgais, kas ir nepieciešams, ir tas, ka pašreizējā ir jebkurā ass intervālā Oh(Att. 29.4. Att.) Bija tas pats.

§ 3. Elektrostatiskais objektīvs

Fokusēšanas daļiņām ir daudzas lietojumprogrammas. Piemēram, televīzijas caurulē, elektroni lido no katoda koncentrēšanās uz ekrāna nelielā vietā. Tas tiek darīts, lai izvēlētos elektronus tādu pašu enerģiju, bet peld ar dažādiem leņķiem, un savākt tos mazā vietā. Šis uzdevums atgādina gaismas fokusēšanu ar lēcām, tāpēc ierīces, kas veic šādas funkcijas, sauc arī par objektīviem.

Kā piemērs elektronu lēcu, att. 29.5. Tas ir "elektrostatiskais" objektīvs, kura darbība ir atkarīga no elektriskā lauka starp diviem blakus esošajiem elektrodiem. Tās darbu var saprast, sekojot tam, ka tas ir ar paralēlu paralēlu daļiņu gaismu. Meklējot A apgabalā, elektronu pieredze spēku ar sānu komponentu, kas tos nospiež uz ass. Jo zonā biešu, šķiet, būtu jāiegūst vienāds ar lielumu, bet pretējā impulsa uz zīmes, bet tas nav. Līdz tam laikam, kad viņi sasniedz B reģionu , enerģija to nedaudz palielinās, un līdz ar to arī Boni reģiona pāreju tērēt mazāk laika.

Fig. 29.5. Elektrostatiskais objektīvs.Rādīšana elektroenerģijas līnijas, I.E. QE vektoru līnijas.

Spēki ir vienādi, bet viņu darbības laiks ir mazāks, tāpēc impulss būs mazāk. Pilns impulss spēks, kad iet apgabalos betun izmanto pie ass, tāpēc, elektroni tiek pastiprināti uz vienu kopīgu punktu. Atstājot augsto sprieguma zonu, daļiņas saņem papildu virzienu uz ass. Apgabalā ar spēku, kas vērsta no ass, un reģionā d - K.axis, bet otrajā daļā daļiņu joprojām ir ilgāks, lai pilnīgs impulss atkal vērsts uz asi. Maziem attālumiem no ass, pilnīgs impulss spēks visā objektīvā ir proporcionāla attālumam no ass (jūs saprotat, kāpēc?), Un tas ir tikai pamata nosacījums, kas nepieciešams, lai nodrošinātu šāda veida objektīvu uzmanību.

Ar to pašu argumentu palīdzību jūs varat pārliecināties, ka fokuss tiks sasniegts visos gadījumos, kad potenciāls vidū elektroda attiecībā pret diviem vai ir pozitīvi vai negatīvi. Šāda veida elektrostatiskās lēcas parasti tiek izmantotas katodfoniskajās caurulēs un dažos elektronu mikroskopos.

§ 4. Magnētiskais objektīvs

: Ir vēl viena objektīvu pakāpe - tos bieži var atrast elektroniskos mikroskopos - tie ir magnētiskie objektīvi. Shematiski, tie ir attēloti attēlā. 29.6. Cilindriski simetrisks elektromagnēts ar ļoti asu gredzenu stabiem rada ļoti spēcīgu nehomogēnu magnētisko lauku nelielā platībā. Tā koncentrējas elektronus, kas peld ar šo zonu. Koncentrēšanās mehānisms nav grūti saprotams; Skatiet reģiona paplašināto tēlu pie polu padomiem 1. attēlā. 29.7. Jūs redzat divus elektronus betun B. , kas atstāj avotu S Sar kādu leņķi saistībā ar asi. Tiklīdz elektronu betsasniedz lauka sākumu, horizontālais lauka komponents to noraidīs virzienā no tevis.Tas iegūs sānu ātrumu un, lidojot caur spēcīgu vertikālu lauku, saņems pulsu uz ass. Puse tas patskustība tiek noņemta ar magnētisko spēku, kad elektronu atstāj laukumu, tāpēc galīgā ietekme būs impulss, kas vērsts uz asi, kā arī "rotācija" attiecībā pret to.

Fig. 29.6. Magnētiskais objektīvs.

Fig. 29..7. Elektronu kustība magnētiskā objektīvā.

Ir vienādi spēki uz daļiņas, bet pretējā virzienā, tāpēc tas arī atšķiras uz asi. Attēlā redzams, kā atšķirīgi elektroni tiek savākti paralēlā gaismā. Šādas ierīces darbība ir līdzīga objektīvu iedarbībai uz objektu. Ja tagad augšpusē ielieciet citu šādu objektīvu, tas atkal koncentrēs elektronus vienā punktā un būtu izrādījies avota tēls S.

5.§ Elektroniskais mikroskops

Jūs zināt, ka elektroniskais mikroskops var "redzēt" objektus, kas nav pieejami optiskajam mikroskopam. CH. 30 (3. sēj.) Mēs apspriedām visu optiskās sistēmas vispārējos ierobežojumus, ko izraisa difrakcija uz objektīva caurumiem. Ja objektīva atvere ir redzama no avota 2Q leņķī (29.8. Att.), Tad divi blakus esošie punkti, kas atrodas netālu no avota, būs neatšķirami, ja attālums starp tām

Fig. 29.8. Mikroskopa izšķirtspēja ir ierobežota ar lēcas leņķisko lielumu attiecībā uz fokusu.

Fig. 29.9. Sfēriskās aberācijas lēcas.

mazāk par lielumu

kur l -gaismas viļņa garums. Par labāko optisko mikroskopu, leņķis 6 tuvojas teorētisko limitu 90 °, tāpēc b ir aptuveni vienāds l.vai aptuveni 5000 E.

Tie paši ierobežojumi ir piemērojami elektroniskajam mikroskopam, bet tikai garums viļņiem tajā, t, e. Elektroniskā elektrona viļņa garums ar 50 kV enerģiju ir 0,05 E. Ja būtu iespējams izmantot objektīvu ar a Apmēram 30 ° caurums, tad mēs esam spējīgi, mēs varētu atšķirt objektus 1/5 A. atomiem molekulās parasti atrodas 1-2 e attālumā, tāpēc būtu iespējams saņemt molekulu fotoattēlus. Bioloģija būtu daudz vieglāka; Mēs varētu fotografēt DNS struktūru. Kā tas būtu brīnišķīgi! Galu galā, visi šodienas pētījumi molekulārā bioloģijā ir mēģinājumi noteikt sarežģītu organisko molekulu struktūru. Ja mēs varējām tos redzēt!

Bet diemžēl, tad labākā atļauja elektronu mikroskopu tuvojas tikai 20 E. un visiem, jo \u200b\u200blīdz šim neviens nav izdevies veidot objektīvu ar lielu spilgtumu. Visiem objektīviem cieš no "sfēriskas aberācijas". Tas nozīmē, ka: stari braucot pie liela leņķa pie ass, un stari, kas atrodas tuvu tam, ir vērsti uz dažādiem punktiem (29.9. Att.). Ar speciālu tehnoloģiju palīdzību lēcas ir izgatavotas optiskiem mikroskopiem ar nenozīmīgu mazu sfērisku aberāciju, bet vēl nav bijis iespējams iegūt elektronu objektīvu, kam nav sfērisku aberāciju. Var pierādīt, ka jebkuriem elektrostatiskiem vai magnētiskiem objektīviem no mūsu aprakstītajiem veidiem, sfēriskā aberācija ir neizbēgama. Kopā ar difrakciju aberācija ierobežo elektronu mikroskopu izšķirtspēju pēc tās modernās vērtības.

Ierobežojumi, uz kuriem mēs minējām, nepieder pie elektriskiem un magnētiskiem laukiem, kuriem nav aksiāla simetrija vai nav pastāvīga laikā. Tas ir iespējams, ka

kādu dienu kāds nāks klajā ar jaunu elektronisko lēcu veida bez aberācijas, kas raksturīga vienkāršiem elektroniskiem objektīviem. Tad jūs varat tieši fotografēt atomus. Iespējams, ka kādreiz ķīmiskie savienojumi tiks analizēti vienkārši vizuāli novērojumi atomu atrašanās vietā, nevis par dažu nogulumu krāsu krāsu!

6.pants. Stabilizējot paātrinātāju laukus

Magnētiskie lauki tiek izmantoti augstas enerģijas paātrinātāju pat, lai daļiņu pārvietotu pa vēlamo trajektoriju. Šādas ierīces, piemēram, ciklotrons un sinhrotrons paātrina daļiņu ar augstu enerģiju, piespiežot to atkārtoti iziet caur spēcīgu elektrisko lauku. Un uz tās orbītā magnētiskais lauks tur daļiņu.

Mēs esam redzējuši, ka daļa no daļiņām homogēnā magnētiskā laukā iet pa apļveida orbītu. Bet tas attiecas tikai uz perfektu magnētisko lauku. Un iedomājieties, ka lauks Iebildumslielā platībā tikai aptuveni vienmērīgi: vienā daļā tas ir nedaudz spēcīgāks nekā citā. Ja mēs sākam daļiņu ar impulsu šādā jomā r,tad viņa lidos ap apļveida orbītu ar rādiusu R \u003d p / qb.Tomēr spēcīgākas lauka reģionā izliekuma rādiuss būs nedaudz mazāk. Tajā pašā laikā orbītā vairs nebūs slēgts aplis, un parādās dreifs, kas ir līdzīgs tiem, kas parādīti 1. attēlā. 29.10. Ja vēlaties, mēs varam pieņemt, ka neliela "kļūda" laukā noved pie spiediena, kas maiņās daļiņu uz jaunu trajektoriju. Akseleratorā daļiņa padara miljoniem apgriezienu, tāpēc ir nepieciešams sava veida "radiālā fokuss", kas turētu daļiņu trajektorijas tuvu vēlamajam orbītam.

Vēl viena grūtība, kas saistīta ar viendabīgu lauku, ir tas, ka daļiņas nepaliek tajā pašā plaknē. Ja viņi sāk kustēties nelielā leņķī vai nelielu leņķi rada neprecizitāte lauka, tad daļiņas iet gar spirāles ceļu, kas galu galā novedīs tos vai nu uz polu magnēta vai uz griestiem vai grīdas no vakuuma kameras.

Fig. 29.10. Daļiņu kustība nedaudz nehomogēnā laukā.

Fig. 29.11. Daļiņu radiālā kustība magnētiskajā laukā.

bet -no liels pozitīvs "slīpums"; b -no neliels negatīvs "slīpums"; in -no liels negatīvs "slīpums".

Lai izvairītos no šāda vertikāla novirze, jums ir nepieciešamas dažas ierīces; Magnētiskajam laukam jānodrošina gan radiālā un "vertikālā" fokuss.

Tūlīt, jūs varat uzminēt, ka radiālā fokuss nodrošina izveidotu magnētisko lauku, kas palielinās, palielinoties attālumam no projektētā ceļa centra. Tad, ja daļiņa iet uz lielāku rādiusu, tas būs spēcīgāka laukā, kas atgriezīsies vēlamajā orbītā. Ja tas dodas uz mazāku rādiusu, tad "lieces" būs mazāk, un tas atgriezīsies vēlamajā rādiusā. Ja daļiņa pēkšņi sāka pārvietoties leņķī uz ideālu orbītu, tas sāks svārstīties attiecībā pret to (2. att. Un, bet)un radiālā uzmanība tiks pievērsta daļiņu pie apļveida ceļa.

Faktiski radiālā uzmanība notiek pat pie pretējs"Tilt". Tas var notikt gadījumos, kad trajektorijas izliekuma rādiuss nepalielinās ātrāk nekā daļiņu attālums no lauka centra. Daļiņu orbītas būs līdzīgas tiem, kas parādīti attēlā. 29.11.6. Bet, ja lauka gradients ir pārāk liels, daļiņas neatgriežas vēlamajā rādiusā, un būs uz spirāles, lai atstātu laukumu vai nu iekšpusē, vai uz āru (29.11. Att., iebildums).

"Tilt" lauki parasti apraksta "relatīvo gradientu", vai lauka N. indekss

Guide Field rada radiālo uzmanību, ja relatīvais slīpums ir vairāk -1.

Radiālais gradients lauka arī novedīs pie vertikālsspēki, kas iedarbojas uz daļiņu. Pieņemsim, ka mums ir joma, kas pie orbītas centra ir spēcīgāka, un ārpuses ir vājāka. Vertikālais šķērsgriezums magnēta labajā leņķī pret orbītu var būt tāds izskats, kā parādīts 1. attēlā. 29.12. (Un protoni lido uz mums no lapas.) Ja mums ir nepieciešams lauks, lai būtu spēcīgāks pa kreisi un vājāku pa labi, tad magnētiskās elektropārvades līnijas būtu savīti, kā parādīts attēlā. Fakts, ka tai jābūt tādai, var redzēt no vienlīdzības nulles cirkulācijas likuma tukšā veidā

trans. Ja izvēlaties koordinātu sistēmu, kas parādīta attēlā, tad

Fig. 29.12. Vertikāli fokusēšanas lauks.

Šķērsgriezuma skats perpendikulāri orbītam.

Tā kā mēs to pieņemam dv z. / dhnegatīvi, tas būtu vienāds ar viņu un negatīvu dv h. / dz. Ja"Nominālā" plakne orbītu ir simetrijas plakne, kur Iebildums h. =0, ka radiālais komponents Iebildums h. Tas būs negatīvs virs plaknes un pozitīvs zem tā. Šādā gadījumā līnijas ir jāpapildina, kā parādīts attēlā.

Šajā laukā jābūt vertikāli fokusēšanas īpašībām. Iedomājieties, ka protons lido vairāk vai mazāk paralēli centrālajam orbītam, bet virs tā. Horizontālā komponents darbosies ar protonu ar spēka virzienu. Ja protons ir zemāks par centrālo orbītu, spēks mainīs tā virzienu. Tādējādi rodas efektīvs "atjaunošanas spēks", kas vērsts uz orbītas centru. No mūsu pamatojuma izrādās, ka, ievērojot samazinājumu vertikālslaukiem ar pieaugošo rādiusu jābūt vertikālai fokusai. Tomēr, ja lauka gradients ir pozitīvs, tad notiek "vertikālais defokuss". Tādējādi vertikālai fokusēšanai lauka indekss nav mazāks par nulli. Iepriekš mēs atradām, ka radiālai fokusēšanai, vērtība kļūst arvien vairāk -1. Šo divu nosacījumu kombinācija prasa, lai daļiņas turētu stabilu orbītu

Ciklotronos n vērtība parasti izmanto , aptuveni vienāds ar nulli un betatroni un sinhronizēti tipiska vērtība ir n \u003d -0,6.

7.pants. Koncentrēšanās ar maiņstrāvas gradientu

Tātad nelielas vērtības ir diezgan "vāja" fokuss. Ir skaidrs, ka lielu pozitīvu gradientu var iegūt daudz lielāku radiālo fokusu. (N \u003e\u003e 1), \\ tbet tajā pašā laikā vertikālie spēki tiks stingri izmantoti. Tāpat liela negatīva slīpuma (NB un fokusēšanas efekts.

Lai izskaidrotu, kā tas darbojas Šāds fokussvispirms mēs analizējam kvadruļa objektīva darbību, kas ir sakārtota ar to pašu principu. Iedomājieties, ka magnētiskais lauks parādīts 1. attēlā. 29.12, tika pievienots viendabīgs negatīvs magnētiskais lauks, kas ir izvēlēts tā, lai lauks orbītā ir nulle. Rezultātā lauks ar zemu nobīdi no neitrālā punkta atgādinās attēlā. 29.13. Šādu četru polu magnētu sauc par kvadrupola objektīvu. Pozitīvs daļiņu, kas nonāk (no lasītāja) pa labi vai pa kreisi no centra, atkal tiek ievilkta centrā. Ja daļiņa nāk no augšas vai no apakšas no centra, tad tas ir nospiežno viņa. Tas ir horizontāls fokusēšanas objektīvs. Ja jūs tagad sasniegsiet horizontālu gradientu, ko var izdarīt ar dažādiem visu stabiem pretējā gadījumā, tad visu spēku zīme mainīsies uz pretējo, un mēs iegūstam vertikāli fokusēšanas objektīvu (29.14. Att.). Lauka stiprums šādos objektīvos un līdz ar to fokusēšanas spēks palielinās lineāri, noņemot objektīvu no ass.

Iedomājieties tagad, kad pēc kārtas ievietām divus šādus objektīvus. Ja daļiņa ir iekļauta ar kādu horizontālu pārvietojumu attiecībā pret asi (29.15. Att., bet),tas novirzīsies uz pirmās lēcas asi. Kad tas ir piemērots otrajam objektīvam, izrādās tuvāk asij, kur izspiešanas spēks ir mazāks, tāpēc novirze no ass būs mazāk.

Fig. 29.13. Horizontāli fokusēšanas Quadrupole objektīvs.

Fig. 29.14. Vertikāli fokusēšanas kvadrupola objektīvs.

Tā rezultātā būs slīpums asij, t.I. vidējiviņu darbība būs horizontāla fokusēšana. No otras puses, ja mēs ņemam daļiņu, kas atšķiras no ass vertikālajā virzienā, ceļš būs tāds, kā parādīts 1. attēlā. 29.15, b.Daļiņu vispirms novirza no ass untad viņš nonāk otrajā lēcā ar lielu pārvietojumu, piedzīvo lielākas izturības ietekmi, kā rezultātā atkāpjoties no ass. Kopumā efekts būs vērsts vēlreiz. Tādējādi darbība pāris quadrupole objektīviem, kas darbojas neatkarīgi horizontālos un vertikālajos virzienos, ir ļoti līdzīgs optiskās lēcas iedarbībai. Quadrupole objektīvi tiek izmantoti, lai izveidotu daļiņas un kontroli pār to precizitāti, kā arī optiskās lēcas izmanto gaismas gaismai.

Jāuzsver, ka mainīgā gradienta sistēma ne vienmēr noved pie uzmanības. Ja gradients ir pārāk liels (salīdzinot ar daļiņu impulsu vai ar attālumu starp objektīviem), tad rezultātā darbība tiks novirzīta. Jūs sapratīsiet, kā izrādās, ja jūs iedomāties, ka telpa starp abiem objektīviem 1. attēlā. 29.15 palielinājās trīs vai četras reizes.

Un tagad atpakaļ uz Synchrotron Guide Magnet. Var uzskatīt, ka tas sastāv no "pozitīvu" un "negatīvu" objektīvu aizstājējai secībai ar homogēnu lauku virsū. Homogēns lauks tiek izmantots, lai turētu daļiņas vidēji uz horizontālo apli (tas neietekmē vertikālo kustību), un lēcas mainīgais likums par jebkuru daļiņu, kas cenšas atbrīvoties no tā, stumšanas to visu laiku uz centrālo orbītu (vidēji).

Ir ļoti labs mehāniskais analogs, kas pierāda, kā mainīgais "fokusēšanas un defokusēšanas" spēks var izraisīt "fokusēšanas" efektu. Iedomājieties mehānisku "svārsta", kas sastāv no cieta stienis ar iekrāvēju, kas tiek apturēts uz ass, kas, izmantojot ar dzinēju, var ātri var ātri

Fig. 29.15. Horizontālā un vertikālā fokusēšana ar pāris Quadruole lēcām.

Fig. 29.16. Svārstam ar svārstīgu asi ir stabila pozīcija ar svariem, kas atrodas augšpusē.

izsitumi uz augšu un uz leju. Šis svārsts ir divilīdzsvara pozīcijas. Papildus parastajam stāvoklim, kad svārsts uzkaras uz leju, viņam joprojām ir pat līdzsvara stāvoklis, kad viņš atrodas, - atrodas Georgic, - atrodas Georgic pāratbalsta punkts (29.16. Att.).

Vienkārši argumenti liecina, ka stieņa vertikālā kustība ir līdzvērtīga fokusēšanas spēka mainīgajam. Kad stienis paātrinās, Gruzijas mērķis ir virzīties uz vertikālo, kā parādīts 1. attēlā. 29.17, un, kad Georgic tiek paātrināta, viss notiek apgrieztā secībā. Bet, neskatoties uz to, ka vara maina savu virzienu visu laiku, vidēji tas darbojas vertikālajā. Tādējādi svārsts šūpolēs tur un šeit tuvu neitrālajai pozīcijai, kas ir tieši pretējs normālam.

Protams, ir vienkāršāks veids, kā saglabāt svārsta "otrādi" - piemēram, līdzsvarsviņa pirkstu. Bet mēģiniet to saglabāt divi neatkarīgisvārsts uz viena pirksta.Vai pat viens, bet ar aizvērtām acīm. Balansēšana nozīmē nelielu grozījumu veikšanu, kas ir nepareizi. Un, ja vairāki parametri ir vienlaicīgi nepareizi, tad vairumā gadījumu līdzsvarošana nav iespējama. Tomēr sinhrotronā orbītā miljardiem daļiņu pārvietojas vienlaicīgi, no kuriem katrs no tiem ir sava "kļūda", un tomēr ASV aprakstītā fokusa metode darbojas nekavējoties visām šīm daļiņām.

Fig. 29.17. Paātrinājums ass svārsta uz leju

noved pie tā kustības uz vertikālo.

§ 8. Crossed elektrisko un magnētisko lauku kustība

Līdz šim mēs runājām par daļiņām, kas ir tikai elektriski vai tikai magnētiskā laukā. Bet ir interesantas sekas, kas notiek ar abu jomu vienlaicīgu darbību. Ļaujiet mums ir homogēns magnētiskais lauks B un vērsties uz to labajā leņķī elektriskā laukā E. Tad daļiņas, kas peld perpendikulāri laukam, pārvietojas pa līkni līdzīgi tiem, kas parādīti attēlā. 29.18. (Tas plakanslīkne, A. nespirāle.) Kvalitatīvi šī kustība saprot, ka nav grūti. Ja daļiņa (ko mēs uzskatām par pozitīvu), pārvietojas lauka lauka virzienā, tad tas iegūst ātrumu, un magnētiskais lauks to atstāj mazāk. Un, kad daļiņu pārvietojas pret E lauku, tā zaudē ātrumu un pakāpeniski vairāk un vairāk iesvicis magnētiskajā laukā. Tā rezultātā, novirze tiek iegūta virzienā (ex).

Mēs varam pierādīt, ka šāda kustība būtībā ir vienotas kustības superpozīcija ar ātrumu v. d. \u003d E / bun apkārtraksts, t.i. 29.18 parāda vienkārši cikloīdu. Iedomājieties novērotāju, kurš pārvietojas pa labi ar nemainīgu ātrumu. Savā atskaites sistēmā mūsu magnētiskais lauks tiek pārvērsts par jaunu magnētisko lauku. pluselektriskais lauks uz leju. Ja tā ātrums ir izvēlēts, lai kopējais elektriskais lauks būtu vienāds ar nulli, novērotājs redzēs elektronu pārvietojas ap apli. Tādējādi kustība to mēsmēs redzam, tas būs apļveida kustības plus pārnešana ar dreifa ātrumu v. d. \u003d E / B.Elektronu pārvietošana šķērso elektriskajos un magnētiskajos laukos ir magnetonovs, I.E. oscilatori, ko izmanto mikroviļņu starojuma paaudzē.

Joprojām ir daudzi citi interesanti piemēri par daļiņu kustību elektriskajās un magnētiskajos laukos, piemēram, elektronu vai protonu orbītas, kas iesprostoti radiācijas jostās augšējā stratosfērā, bet diemžēl mums nav pietiekami daudz laika, lai iesaistītos šajos jautājumos tagad.

Fig. 29.18. Daļiņu ceļš šķērsoto elektrisko un magnētisko lauku.

qV X vienmēr darbojas taisnā leņķī pret kustības virzienu, lai DP / DT atvasinājums ir perpendikulārs P un ir vienāds ar VP / R vērtību, kur r ir apļa rādiuss, t.s.

46. Satiksme elektriskais lādiņš pastāvīgā un viendabīgā magnētiskā laukā.

47. Elektriskā lādiņa kustība savstarpēji perpendikulāros elektriskos un magnētiskos laukos.

48. Magnētiskais lauks pēc būtības. Magnētiskā caurlaidība vidē. Diagrammas un feromagnētika. Magnētiskā lauka stiprums.

49. Parādība elektromagnētiskā indukcija. Elektromagnētiskās indukcijas likums. Lenza noteikums.

Elektromagnētiskās indukcijas parādība tika atvērta 1831. gadā. Michael Faraday (Faraday M., 1791-1867), kas konstatēja, ka jebkurā slēgtā vadošajā ķēdē, mainot magnētisko indukcijas plūsmu caur šo ķēdi, ko ierobežo šī ķēde, notiek elektriskā strāva, ko sauc par IT indukciju. Indukcijas strāvas vērtība nav atkarīga no metodes, ka magnētiskās indukcijas plūsmas maiņa ir izraisījusi, bet nosaka tās izmaiņas, tas ir, vērtību. Kad zīmes izmaiņas mainās arī indukcijas strāvas virziens.

EHLENZ (1804-1865) noteiks noteikumu, saskaņā ar kuru indukcijas strāva ķēdē vienmēr ir vērsta tādā veidā, ka magnētiskā plūsma, ko tā izveidoja caur kontūru, ko ierobežo kontūra, mēdz novērst šo magnētiskās plūsmas izmaiņas kas izraisīja šīs strāvas izskatu.

Lai izveidotu strāvu slēgtā ķēdē, ir nepieciešams elektromotīvi spēks. Elektromagnētiskās indukcijas parādība norāda, ka, mainot magnētisko plūsmu ķēdē rodas EMF indukcija εi, kuru lielums un virziens ir atkarīgs no šīs plūsmas maiņas ātruma. Analizējot Faraday eksperimentu rezultātus, Maxwell (Maxwell J., 1831-1879) deva galveno elektromagnētiskās indukcijas likumu šādā mūsdienīgā izskats:

Zīme "-" šajā formulā atbilst LENZ valdniekam un nozīmē, ka EMF εi virziens un magnētiskā indukcijas plūsmas izmaiņas ir savstarpēji savienotas ar kreisās skrūves noteikumu. Mēs uzsveram, ka runājot par "virzienu" skalāra daudzumi εi un, jums ir nepieciešams saprast šo terminu tādā pašā nozīmē, kas tiek ieguldīts, piemēram, koncepcijā pašreizējo virzienu.

Magnētiskās lauka indukcijas caur virsmas s, ierobežoto kontūras ķēdi nosaka izteiksme:

Magnētiskās indukcijas plūsmas mērvienība C ir Weber: 1b \u003d t ∙ m2. Ar indukcijas plūsmas maiņas tempu, kas ir vienāds ar 1B / s, EDC izraisa ķēdē, kas ir vienāda ar 1B.

Aizstājot izpausmi Faraday likumu, mums būs:

Var redzēt, ka indukcijas EMF izskats un, attiecīgi, indukcijas strāvu vadošā ķēdē var izraisīt katrs no diviem iemesliem: 1) fiksētā ķēdē - sakarā ar magnētiskā lauka indukcijas laika izmaiņām ( 14.1. Attēls); 2) Pārcelšanās diriģents - magnētiskā lauka elektroenerģijas līniju krustošanās dēļ (1.attēls).

14.1. Indukcijas strāvas rašanās fiksētā slēgtā ķēdē.

14.2. Indukcijas strāvas rašanās kustīgā diriģents.

50. Pašindukcija. Emf ( Elektromotīvju spēks) pašindukcija. Induktivitāte.

Pašnodarbināšana - EMF indukcijas parādīšanās slēgtā vadošā ķēdē, kad pašreizējās izmaiņas caur kontūru.

Kad pašreizējās izmaiņas, magnētiskā plūsma caur virsmu, kas attiecas tikai uz šo ķēdi, ir mainīts ķēdē. Šīs magnētiskās plūsmas izmaiņas, pamatojoties uz elektromagnētiskās indukcijas likumu, noved pie šīs ķēdes induktīvās EMF uzsākšanas.

Šo parādību sauc par pašindukciju. (Koncepcija ir zināma savstarpēji indukcijas koncepcijai, kas ir tā, it kā tās privātais gadījums).

Pašnodarbināto EMF virziens vienmēr izrādās tāds, ka ar strāvas pieaugumu EMF ķēdē, pašplānojums novērš šo pieaugumu (kas vērsta pret strāvu), un, samazinot strāvu - dilstošā (pārklāta ar strāvu). Šis pašpārvaldes EMF īpašums ir līdzīgs inerces spēkam.

Pašnodarbināšanas EMF lielums ir proporcionāls strāvas maiņas ātrumam:

Proporcionalitātes koeficientu sauc par pašindukcijas koeficientu vai kontūras induktivitāti (spole).

Pašstāvoklis

Katrs diriģents, par kuru el.tok plūsmas ir savā magnētiskajā jomā.

Kad pašreizējās diriģenta izmaiņas mainās M. Pole, t.i. Magnētiskā plūsma, ko rada šīs pašreizējās izmaiņas. Magnētiskās plūsmas maiņa vortex e-pasta ziņā un ķēdē parādās indukcija.

Šo parādību sauc par pašindukciju.

Pašnodarbināšana - EMF indukcijas rašanās parādība e-pastā, kā rezultātā mainās pašreizējā spēka.

Jaunās EMF sauc par EMF pašindukciju

Pašstāvokļa parādības izpausme

Ķēdes ķēde

Noslēdzot e-pastu, pašreizējais palielinājums, kas izraisa magnētiskā plūsmas palielināšanos spolē, parādās Vortex e-pasts, kas vērsts pret pašreizējo, t.i. Coil, rodas pašindukcijas EMF, kas novērš strāvas pieaugumu ķēdē (Vortex lauks palēnina elektronus).

Tā rezultātā L1 iedegas vēlāk nekā L2.

Izplūdes ķēde

Kad darbojas e-pasta klāja samazinājums, rodas samazinājums M.Potokā, rodas Vortex e-pasts, kas vērsts kā pašreizējais (cenšoties saglabāt iepriekšējo pašreizējo spēku), ti.e. Spolē ir pašindukcijas EMF, kas saglabā pašreizējo ķēdē.

Tā rezultātā, kad tas izslēdz spilgti mirgo.

elektrotehnikā paša indukcijas parādība izpaužas, kad ķēde ir slēgta (pakāpeniski palielinās e-pasts), un, kad ķēde ir neskaidra (e-pasts nepazūd).

Induktivitāte

Ko EMD pašindukcija ir atkarīga?

El .to izveido savu magnētisko lauku. Magnētiskā plūsma caur kontūru ir proporcionāls magnētiskā lauka indukcijai (F ~ B), indukcija ir proporcionāla pašreizējai pilnvarotajai pilnvarai

(B ~ i), tāpēc magnētiskā plūsma ir proporcionāla strāvas stiprumam (f ~ i).

Pašpārvaldes EMF ir atkarīga no strāvas maiņas ātruma e-pastā, no diriģenta īpašībām

(Izmēri un formas) un par relatīvo magnētisko caurlaidību vidē, kurā diriģents atrodas.

Fiziskā vērtība, kas liecina par pašindukcijas atkarību no diriģenta lieluma un formas un uz vidēja, kurā diriģents tiek saukta par pašindukcijas koeficientu vai induktivitāti.

Induktivitāte - Phys. Vērtība ir skaitliski vienāda ar pašindukcijas EMF, kas rodas ķēdē, kad strāva tiek mainīta par 1 uz 1 sekundi.

kur f ir magnētiskā plūsma caur kontūru, es esmu pašreizējais spēks ķēdē.

Induktivitātes vienības SI sistēmā:

No spoles induktivitāte ir atkarīga no:

cirku skaits, izmēri un formas no spoles un no relatīvās magnētiskās caurlaidības vidē

(Svece ir iespējama).

EMF pašindukcija

EMF pašindukcijas novērš palielināt pašreizējo spēku, kad ķēde ir ieslēgta un samazinot strāvu ķēdes ķēdei.

51. Magnētiskā lauka enerģija un blīvums.

Diriģents, ar elektrisko strāvu, kas plūst pa to, vienmēr ieskauj magnētiskais lauks, un magnētiskais lauks pazūd un parādās kopā ar izzušanu un izskatu pašreizējo. Magnētiskais lauks, piemēram, elektriskais, ir enerģijas pārvadātājs. Tas ir loģiski pieņemt, ka magnētiskā lauka enerģija sakrīt ar pavadīto pašreizējo darbu, lai izveidotu šo lauku.

Apsveriet induktivitātes l, saskaņā ar kuru pašreizējo es plūsmu. Magnētiskais flux f \u003d li ir saistīts ar šo ķēdi, jo kontūras induktivitāte ir nemainīga, tad, kad pašreizējās izmaiņas DI, magnētiskās plūsmas izmaiņas uz df \u003d LDI. Bet, lai mainītu magnētisko plūsmu pēc vērtības DF, jums vajadzētu veikt darbību Da \u003d IDF \u003d LIII. Tad darbs pie magnētiskā flux f izveides ir vienāds

Tātad, enerģija magnētiskā lauka, kas ir saistīta ar kontūru,

Magnētisko lauku enerģiju var uzskatīt par vērtību funkciju, kas raksturo šo lauku apkārtējā telpā. Lai to izdarītu, apsveriet īpašu gadījumu - viendabīgu magnētisko lauku garā solenoidā. Aizstājot formulu (1) solenoīda induktivitātes formula, mēs atradīsim

Tā kā i \u003d BL / (μ0 μn) un b \u003d μ0μH, tad

(2)

kur sl \u003d v ir solenoīda tilpums.

Magnētiskais lauks solenoīda iekšpusē ir vienmērīgi un koncentrējas uz to, tāpēc enerģija (2) ir noslēgts solenoīda tilpumā un ir viendabīga izplatīšana ar pastāvīgu tilpuma blīvumu ar to.

Formula (3) Par lielapjoma enerģijas blīvumu magnētiskā lauka ir līdzīga izteiksmei par lielapjoma enerģijas blīvumu elektrostatiskais lauksar atšķirību elektriskās vērtības Aizstāj ar magnētisko. Formula (3) tika parādīts viendabīgam laukam, bet tas attiecas uz nehomogēnām jomām. Formula (3) ir derīga tikai plašsaziņas līdzekļiem, kuriem ir lineāra atkarība no H, t.e. Tas attiecas tikai uz para- un diamagnetēm.

52. Sistēma Maxwell vienādojums elektromagnētiskais lauks. Shift strāva.

Maxwell vienādojumi - sistēma diferenciālvienādojumiAprakstot elektromagnētisko lauku un savienojumu ar elektriskajām nodevām un straumēm vakuumā un cietos medijos. Kopā ar lorentz formas spēku izteiksmi pilnīga sistēma Klasiskā elektrodinamikas vienādojumi. Vienādojumi, kas izstrādāti James Clerk Maxwell, pamatojoties uz 19. gadsimta vidū uzkrātajiem eksperimentālajiem rezultātiem, bija galvenā loma teorētiskās fizikas aspektu attīstībā un bija spēcīga, bieži vien izšķiroša ietekme ne tikai visās jomās fizika, kas tieši saistīta ar elektromagnētismu, bet arī daudziem pēc tam saistītiem fundamentāliem teorijām, kuru temats nav palielinājis elektromagnētismu (viens no spožākajiem piemēriem šeit var kalpot Īpaša teorija Relativitāte

Maxvela teorija ir balstīta uz četriem iepriekš minētajiem vienādojumiem:

1. Elektriskais lauks var būt gan potenciāls (EQ) un Vortex (EB), tāpēc kopējā lauka e \u003d eq + eb. Tā kā EQ vektora cirkulācija ir nulle (sk. (137.3.)), Un EB vektora cirkulāciju nosaka izteiksme (137.2), kopējā lauka sprieguma aprite

Šis vienādojums liecina, ka elektriskā lauka avoti var būt ne tikai elektriskie maksājumi, bet arī magnētiskie lauki.

2. Vispārējā vektoru cirkulācijas teorēma

Šis vienādojums rāda, ka magnētiskos laukus var satraukt ar pārvietojamām maksām (elektriskās straumes) vai ar mainīgiem elektriskajiem laukiem.

3. Gausa teorēma d

Ja maksa tiek sadalīta iekšpusē slēgtā virsma nepārtraukti ar lielapjoma blīvumu r, tad formula (139.1) tiek ierakstīts kā

4. Gausa teorēma laukam

Tātad, pilnīga sistēma Maxwell vienādojumu integrālajā formā:

Maxvela vienādojumos iekļautās vērtības nav neatkarīgas, un starp tām ir šāds savienojums (izotropiskas ne-ferromiskās un ne-feromagnētiskās vides):

ja E0 un M0 ir elektriskā un magnētiskā konstante, e un m, attiecīgi, dielektriskā un magnētiskā caurlaidība, G ir konkrētā vielas vadītspēja.

No Maxvell vienādojumiem, no tā izriet, ka vai nu elektriskās lādiņi vai magnētiskie lauki var būt avoti, un magnētiskos laukus var satraukt ar vai nu pārvietojot elektriskās lādiņus (elektriskās strāvas) vai ar mainīgiem elektriskajiem laukiem. Maxvela vienādojumi nav simetriski par elektriskajiem un magnētiskajiem laukiem. Tas ir saistīts ar to, ka dabā ir elektriskie maksājumi, bet nav magnētiskā maksas.

Stacionāriem laukiem (E \u003d const un b \u003d const) Maxwell vienādojumi veiks skatījumu

tiem. Elektriskā lauka avoti šajā gadījumā ir tikai elektriskie maksājumi, tikai magnētisko vadītāju strāvu avoti. Šajā gadījumā elektriskie un magnētiskie lauki ir neatkarīgi viens no otra, kas ļauj pētīt atsevišķi pastāvīgi elektriskās un magnētiskos laukus.

Izmantojot Stokes un Gauss teorēmas, kas pazīstamas no Vector analīzes

jūs varat iesniegt pilnīgu Maxwell vienādojuma sistēmu diferenciālā formā (raksturojot laukumu katrā vietā kosmosā):

Ja maksas un straumes tiek izplatītas kosmosā nepārtraukti, abas Maxvela vienādojumu formas ir neatņemama un atšķirīga - ekvivalents. Tomēr, ja ir plūsmas virsmas - virsmas, uz kurām tiek skenētas vides vai lauku īpašības, tad vienādojumu neatņemama forma ir vispārīgāka.

Maxwell vienādojumi diferenciālā formā pieņem, ka visas vērtības telpā un laika mainās nepārtraukti. Lai sasniegtu abu Maxvela vienādojumu formu matemātisko līdzvērtību, diferenciālo formu papildina robežnosacījumi, kuriem jāatbilst elektromagnētiskajam laukam divu vidi sadaļas robežās. Neatņemama forma Maxvela vienādojumi satur šos apstākļus. Tie tika pārskatīti agrāk:

(Pirmais un pēdējais vienādojums atbilst gadījumiem, kad nav bezmaksas maksas par nodaļas robežu, neviena vadītāja strāvu).

Maxvela vienādojumi ir visizplatītākie elektrisko un magnētisko lauku vienādojumi atpūtas plašsaziņas līdzekļos. Viņi spēlē mācībās par elektromagnētismu tādu pašu lomu kā Ņūtona likumi mehānikā. No Maxvell vienādojumiem izriet, ka maiņstrāvas magnētiskais lauks vienmēr ir saistīts ar to radīto elektrisko lauku, un mainīgais elektriskais lauks vienmēr ir saistīts ar to radīto magnētisko, ti, elektriskie un magnētiskie lauki ir nesaraujami saistīti ar otru - tie veido vienu elektromagnētisko lauku.

Maxvela teorija, kas ir elektrisko un magnētisko parādību pamatlikumu vispārināšana, ne tikai varēja izskaidrot jau zināmos eksperimentālos faktus, kas ir arī nozīmīgas sekas, bet arī paredzamās jaunas parādības. Viens no svarīgākajiem šīs teorijas secinājumiem bija magnētiskā lauka pārvietošanas strāvu, kas ļāva Maxwell prognozēt elektromagnētisko viļņu esamību - maiņstrāvas elektromagnētiskā lauka pavairošana kosmosā ar termiņu. Nākotnē tika pierādīts, ka brīvā elektromagnētiskā lauka pavairošanas likme (kas nav saistīts ar maksājumiem un straumēm), ir vienāda ar gaismas ātrumu C \u003d 3 × 108 m / s. Šis secinājums un teorētiskais pētījums par elektromagnētisko viļņu īpašībām LED Maxwell uz radīšanu elektromagnētiskā teorija Gaismas, saskaņā ar kuru gaisma ir arī elektromagnētiskie viļņi. Elektromagnētiskie viļņi par pieredzi ieguva vācu fiziķis. Herz (1857-1894), kas ir pierādījušas, ka to ierosmes un izplatīšanas likumi ir pilnībā aprakstīti Maxvell vienādojumi. Tādējādi Maxwell teorija tika eksperimentāli apstiprināta.

Maiņa strāva. Veidojot elektromagnētiskā lauka teoriju, JK Maxwell nospiež hipotēzi (pēc tam apstiprināja pieredzi), ka magnētiskais lauks ir izveidots ne tikai ar maksu apriti (vadīšanas strāvas vai vienkārši strāvas), bet arī jebkādas izmaiņas elektriskā lauka laiks. Vērtība, kas vienāda ar laika izmaiņām (t) elektriskā indukcija D (precīzāk, summa

(D / T) / 4P), Maxwell sauc par maiņas strāvu. Vortex magnētiskais lauks tiek noteikts pilnīga strāva J \u003d JPR + (D / T) / 4P, kur JPR ir blīvums vadīšanas strāvas. BIAS strāva rada magnētisko lauku ar to pašu likumu kā vadītspējas strāva, un nosaukums "strāva" par vērtību (D / T) / 4P ir saistīta ar to.

Ja maiņstrāvas magnētiskais lauks rada elektrisko lauku, ir saprātīgi pieņemt, ka pastāvēšana un reverse process: mainīgais elektriskais lauks rada magnētisko lauku. Šāda parādība patiešām pastāv un nēsā ne gluži parasto maiņas strāvas nosaukumu

Elektriskais lādiņš. Viņa diskriminācija. Elektriskās maksas saglabāšanas likums. Grieziet likumu vektora un skalar formā.

Elektriskais lādiņš - tas ir fiziskais daudzums, raksturojot daļiņu vai ķermeņa īpašumu, lai pievienotos elektromagnētiskajām jaudas mijiedarbībām. Elektrisko logu parasti apzīmē ar burtiem Q vai Q. Ir divu veidu elektriskie maksājumi, kas nosacīti pieminēti pozitīvi un negatīvi. Maksa var tikt nosūtīts (piemēram, ar tiešu kontaktu) no vienas ķermeņa uz citu. Atšķirībā no ķermeņa masas, elektriskā lādiņa nav šīs ķermeņa neatņemama raksturojums. Tas pats ķermenis dažādi nosacījumi Var būt atšķirīga maksa. Tāda paša nosaukuma maksas tiek piesaistītas, varēspates piesaistīt. Elektronu un protonu ir attiecīgi elementāru negatīvu un pozitīvu nodevu pārvadātāji. Elektriskās maksas vienība ir kulons (cl) - elektriskā lādiņa, kas iet caur vada šķērsgriezumu pašreizējā 1 un 1 s laikā.

Elektriskās maksas Diskreti, I.E. Jebkura ķermeņa maksa ir dažādas elementārās elektriskās uzlādes E ().

Likums par taupīšanas maksu: Jebkuras slēgtās sistēmas elektrisko lādiņu algebriskā apjoms (sistēma, kas nemainās ar ārējām struktūrām) paliek nemainīgs: Q1 + Q2 + Q3 + ... + QN \u003d const.

Kulona likums. : Mijiedarbības stiprums starp diviem punktiem elektriskie maksājumi ir proporcionāli šo maksu vērtībām un ir apgriezti proporcionāls laukumam starp tām.

(skalāra formā)

Kur f ir Culon spēks, Q1 un Q2 - ķermeņa elektriskā lādiņa, r ir attālums starp maksām, E0 \u003d 8,85 * 10 ^ (- 12) - elektriskā konstante, vidēja e-dielektriskā caurlaidība, k \u003d 9 * 10 ^ 9 - proporcionalitātes koeficients.

Lai veiktu Coulon likumu, ir nepieciešams 3 nosacījumi:

1 Stāvoklis: maksa par maksu - tas ir, attālums starp uzlādētajām iestādēm ir daudz vairāk nekā to izmēri

2 Stāvoklis: norādīja nemainīgumu. Pretējā gadījumā stājas spēkā papildu ietekme: kustīgās maksas magnētiskais lauks un atbilstošais Lorentz papildu spēks, kas darbojas citā kustīgā maksājumā

3 Stāvoklis: Maksājumu mijiedarbība vakuumā

Vektorā Likums ir uzrakstīts šādi:

Kur - spēks, ar kuru maksa 1 ir derīga uzlādei 2; Q1, Q2 - maksu vērtība; - rādiusa vektors (vektors, kas vērsts no maksas 1, lai uzlādētu 2, un vienāds, modulis, attālums starp maksājumiem -); K - proporcionalitātes koeficients.

Elektrostatiskais lauka stiprums. Izteiksme elektrostatiskā lauka spriegumam punkts vektora un skalar formā. Elektriskais lauks vakuo un vielā. Dielektriskā konstante.

Elektrostatiskā lauka spriedze ir vektors klusuma raksturojums Lauki un skaitliski vienāds ar jaudu, ar kuru lauks darbojas ar vienu testa maksu, kas veikta šajā jomā:

Stiprinājuma vienība ir 1 n / cl - tas ir šāda elektrostatiskā lauka spēks, kas par maksu 1 CL darbojas ar spēku 1 N. spriedze tiek izteikta arī par / m.

Kā izriet no formulas un likuma par Coulon, intensitāte vietas maksas laukā vakuumā

vai

Vector E virziens sakrīt ar spēka virzienu, kas darbojas ar pozitīvu maksu. Ja lauks ir izveidots ar pozitīvu maksu, vektors e ir vērsta pa rādiusu-vektoru no maksas Ārējā telpa (izmēģinājuma izmēģināšana pozitīva maksa); Ja lauks ir izveidots negatīva maksa, Vector E ir vērsta uz maksu.

Tā Spriedze ir elektrostatiskā lauka jauda.

Priekš grafiskais attēls Elektrostatiskais lauks izmanto vektora stiprības līnijas ( elektropārvades līnijas). Barošanas līniju biezumā var spriest par spriedzes lielumu.

Ja lauks ir izveidots ar maksas sistēmu, iegūtais spēks, kas darbojas uz testa maksu, kas veikta šajā jomā, ir vienāda ar ģeometrisko summu spēku, kas darbojas uz testa maksu no katra punkta maksas atsevišķi. Tāpēc spriedze šajā jomā šajā jomā ir vienāda ar:

Šis rādītājs izsaka superpozīciju lauku princips: Maksājumu sistēmas radītā rezultāta lauka spriedze ir vienāda ar šajā punktā izveidoto lauka stiprumu ģeometrisko summu atsevišķi.

Elektrība Vakuums var izveidot ar pasūtīto kustību jebkuru uzlādētu daļiņu (elektroni, joniem).

Dielektriskā konstante - vērtība, kas raksturo vidēja dielektriskās īpašības, ir tās reakcija uz elektrisko lauku.

Lielākajā daļā dielektriķi ar ne ļoti spēcīgiem laukiem dielektriskā konstante nav atkarīgs no lauka E. stiprās puses elektriskie lauki (salīdzināms ar kodoliekārtu nozarēm), un dažos dielektrriskos parastos laukos atkarības d no e ir nelineāra. Dielektriskā konstante parāda, cik reižu stiprums mijiedarbība F starp elektriskajiem maksājumiem šajā vidē ir mazāks par to spēku vakuo

Vielas relatīvo dielektrisko caurlaidību var noteikt, salīdzinot testa kondensatora spēju ar šo dielektrisko (CX) un tās pašas kondensatora kapacitāti vakuumā (CO): \\ t

Elektrostatiskais lauka stiprums. Iekasēto daļiņu kustība vienotā elektriskā laukā.

Viendabīgā elektriskā laukā spēks, kas iedarbojas uz uzlādes daļiņu, ir nemainīgs gan lielumā, gan virzienā. Tāpēc šādas daļiņas kustība ir pilnīgi līdzīga ķermeņa kustībai Zemes smaguma jomā, neņemot vērā gaisa pretestību. Šādā gadījumā daļiņu trajektorija ir plakana plaknē, kurā ir daļiņu un elektriskās lauka spēka finiera vektori