Движение электронов в электрическом поле

ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ [c.24]

Движение электрона в электрическом поле. Пайти решение уравнений движения электрона в постоянном однородном электрическом поле. Потенциал поля (р у) = Су. [c.485]

Первым шагом будет дополнение к предыдущему параграфу. В нем мы описывали движение электрона в электрическом поле как изменение во времени состояний в Л-пространстве. Зависимость Л-вектора от времени описывается уравнением (7.7). В первую очередь мы спрашиваем, какие дополнения надо внести в эту картину, если к электрическому полю добавлено магнитное поле. При этом положим, что и в магнитном поле электрон в каждый момент времени описывается тремя квантовыми числами к/, т. е. имеет определенное квантовое состояние в Л-пространстве. [c.41]

Сила тока определяется, следовательно, не скоростью движения электронов, а избытком скорости в одном направлении по сравнению с другим. Иначе говоря, сила тока определяется средним значением скорости электронов (скорость в одном направлении считается положительной, а в другом — отрицательной). Поэтому в выражении (3.6) в действительности есть не скорость движения отдельных электронов, а среднее значение этой скорости. При полной хаотичности движения электронов (когда электрическое поле в проводнике отсутствует) средняя скорость V = 0. При наличии поля, когда на хаотическое движение накладывается регулярное движение водном направлении, v O. Но пока электрическое поле в проводнике не слишком велико (при не слишком сильных токах), эта средняя скорость v чрезвычайно мала по сравнению со скоростями, которыми могут обладать электроны в результате хаотического движения (у в миллионы раз меньше скоростей хаотического движения). [c.81]

Для оценки возможностей электронного луча рассмотрим некоторые данные о движении электронов в электрических и магнитных полях. Законы взаимодействия электронов с магнитными и электрическими полями дают возможность найти пути для конструирования систем управления электронными потоками. [c.53]

Модельные представления механизма образования носителей заряда в собственном и примесном полупроводниках были рассмотрены в 7.3. Как отмечалось, в отсутствие внешнего электрического поля носители заряда (электроны и дырки) совершают хаотическое движение в пределах кристалла. При приложении внешнего электрического поля преимущественным направлением движения электронов становится движение против поля, дырок — в направлении поля. Последнее объясняется тем, что движение дырки осуществляется посредством движения электрона, участвующего в ковалентной связи. Если электрон, заполняя незавершенную связь (дырку), перемещается из положения 1 в положение 2 (см. рис. 7.4), то дырка, наоборот, переходит из положения 2 в положение I. Следовательно, преимущественным движением дырок в электрическом поле будет движение, противоположное направлению движения электронов. Таким образом, движение дырки во внешнем электрическом поле подобно движению положительно заряженной частицы. [c.63]

Электрический пробой по своей природе является чисто электронным процессом, когда из немногих начальных электронов в твердом теле создается электронная лавина. Согласно современным представлениям эти электроны рассеивают энергию своего движения, накопленную в электрическом поле, за счет возбуждения -упругих колебаний кристаллической решетки. Электроны, достигшие определенной критической скорости, производят отщепление новых электронов, и стационарное состояние нарушается, т. е. возникает ударная ионизация электронами в твердом теле. [c.88]

Физические явления, лежащие в основе принципа действия оптических квантовых генераторов. Принципиальное отличие квантовых генераторов и усилителей от обычных микроволновых состоит в том, что в них для усиления поля высокой частоты используется не упорядоченное движение электронов в электрических и магнитных полях, а квантовые энергетические переходы. [c.431]

Перемещение электрона в электрическом поле на конечное расстояние обязательно должно сопровождаться увеличением его скорости при движении к положительному электроду или уменьшением скорости при движении к отрицательному электроду. Возрастание скорости означает повышение энергии, т.е. существует возможность перехода валентных электронов в более высокие, незанятые энергетические состояния. Это происходит в металлических проводниках, так как у них не заполнена валентная зона. Электрон, имеющий более высокую энергию, оставляет вакантное состояние ниже уровня Ферми, что дает возможность другим электронам, движущимся к отрицательному электроду, перейти на более низкий энергетический уровень. [c.26]

Последнее выражение представляет собой уравнение движения электрона в кристалле. В этом случае произведение П (dk/df) равно силе F, действующей на электрон со стороны внешнего электрического поля. Для свободного электрона внешняя сила равна произведению m(dV/di). То, что для электрона в кристалле уравнение движения не имеет привычной формы второго закона Ньютона, не означает, что закон Ньютона здесь не выполняется. Все дело в том, что уравнение движения мы записали только с учетом внешних сил, действующих на электрон, и не учли силы, действующие со стороны периодического поля кристалла. Поэтому не удивительно, что уравнение движения не имеет обычного вида [c.232]

Зависимость скорости электронов от величины ускоряющего напряжения изображена сплошной кривой на рис. 49 (пунктиром изображена зависимость, которая получилась бы, если бы масса не росла со скоростью, а оставалась постоянной, равной массе покоя). Полученный результат, говорящий о том, что невозможно сообщить скорость, равную скорости света, электрически заряженной частице при ее ускорении в электрическом поле, не связан с какими-либо специфическими свойствами частиц или механизма ускорения, а носит всеобщий характер. Инерционные свойства всех тел, выражающиеся в найденной нами зависимости массы от скорости, приводят к тому, что при скорости V с сообщаемое телу конечными силами ускорение / О, вследствие чего скорость не может достичь с. Таким образом, скорость света играет в механике принципиальную роль она является предельной для всех механических движений. [c.103]

Чтобы получить уравнение движения электрона в кристалле, надо рассмотреть сначала движение волнового пакета в одномерном кристалле при наличии внешнего электрического поля. Будем считать, что волновой пакет составлен из волновых функций одной энергетической зоны с волновыми векторами, близкими к некоторому вектору к. Выражение для групповой скорости имеет вид у = с сй/(1к. Поскольку оз = = Е/Ь, то [c.84]

Все вещества в природе являются магнетиками, т. е. обладают определенными магнитными свойствами и взаимодействуют с внешним магнитным полем. Магнитные свойства различных материалов объясняются движением электронов в атомах, а также тем, что электроны и атомы имеют постоянные магнитные моменты. Вращательное движение электронов вокруг ядер атомов аналогично действию некоторого контура электрического тока и создает магнитное поле. Магнитный момент, создаваемый магнитным полем, является векторной величиной, направлен от южного полюса к северному и [c.22]

В большинстве диэлектриков электропроводность в основном бывает не электронная, а ионная вызванная движением в электрическом поле свободных ионов, появляющихся вследствие диссоциации находящихся в диэлектрике примесей и части молекул самого диэлектрика. [c.8]

Ускоренное движение электрона в электрическом поле. Данные —те же, что в задаче 4.4 при < = О, но действует еще электрическое поле, напряженность которого Е = 10 r 3v/ M. Определите радиус-вектор и вектор скорости при t = 1-10 > с. [c.131]

Используем найденную функцию раопределения для движения электронов в электрическом поле напряженностью Е. Рассмотрим только направленное движение электронов про- [c.130]

ЧТО система фононов уже возмущена внешними силами. При температурном градиенте, например, теплопроводность решетки означает, что поток фононов течет от горячего к холодному концу образца. Из-за процессов рассеяния электроны тоже получат преимущественное движение в направлении потока фононов, они будут увлекаться фононами (эффект фононного увлечения). Соответственно в изотермическом случае при движении электронов в электрическом поле они могут захватывать с собой фононы (электронный эффект увлечения). Первый эффект приводит к увеличению термоэлектродвижущеи силы, второй эффект дает добавку к эффекту Пельтье. [c.248]

Рассмотренные два случая преломления траекторий частиц являются лишь дтростейшими примерами эффектов, которые могут наблюдаться при движении частиц в электрическом поле. При различной конфигурации электрических полей можно достичь, например, того, что пучок расходящихся траекторий частиц в этом поле превратится в сходящийся, т. е. произойдет фокусировка пучка частиц. Такие методы широко применяются сейчас для получения тонких пучков заряженных частиц, а также для различных других преобразований пучков частиц, главным образом электронов (так называемая электронная оптика). Электроды, которые служат для создания электрических полей нужной конфигурации, называются электрическими (или электростатическими) линзами. [c.209]

Классическая электронная теория металлов представляет твердый проводник в виде системы, состоящей из узлов кристаллической ионной решетки, внутри которой находится электронный газ из коллективизированных (свободных) электронов. В свободное состояние от каждого атома металла переходит от одного до двух электронов. К электронному газу применялись представления и законы статистики обычных газов. При изучении хаотического (теплового) и направленного под действием силы электрического поля движения электронов был выведен закон Ома. При столкновениях электронов узлами кристаллической решетки энергия, накопленная при ускорении электронов в электрическом поле, передается металлической основе проводника, вследствие чего он нагревается. Рассмотрение этого вопроса привело к выводу закона Джоуля—Ленца. Таким образом, электронная теория металлов дала возможность аналити- [c.187]

Электроны в электрическом поле набирают энергию в интервале между столкновениями и отдают их при упругих и неупругих столкновениях с атомами и молекулами газа. Рассматривая изменение количества движения электрона в направлении электрического поля nieUe за время между столкновениями v , в отсутствие неупругих столкновений можно получить приближенное выражение для скорости дрейфа электронов [c.83]

Опираясь на аналогию между движением электронов в электрических и магнитных полях и распространением световых лучей в прозрачных средах, изготавливают электрические и магнитные линзы, функции которых те же, что и у светооптических, — собирать определенным образом лучи, получая соответствующее изображение или предельную концентрацию излучения в точке фокуса. [c.82]

Таким образом, при наложении внешнего электрического поля можно получать неоднородное, стационарное распределение концентрации, из которого можио определить Qe. Обычно в таких случаях возникает градиент температуры и интерпретация данных весьма сложна. Тем не менее использование выражения (2.98) или (1.34) дает оценочное значение для Например, для углерода в аустените определенное таким образом значение Qe=3,7 е [1] почти в соответствии с валентностью (4-4), ожидаемой для углерода. Для водорода в палладии Qe I [2], как и ожидалось. Другие системы имеют значение Qe, не так хорошо согласуемое с валентностью. Обычно расхождение объясняют передачей импульса электронов к перескакн-ваюш ему иону. Дополнительная сила, обусловленная электронами проводимости, влияет на движение ионов в электрическом поле. В результате передачи импульса значение Qe изменяется и становится отличным от ожидаемого значения валентности примеси. [c.67]

Пример. Ускоренное движение электрона в направлении электрического поля. Электрон, который вначале был неподвижным, ускоряется на пути в 1 см электрическим полем напряженностью 1 СГСЭг/см. Какова конечная скорость электрона [c.120]

Закон qE = p движения частицы, несущей заряд q в электрическом поле Е, является неполным, пока мы не знаем зависимости заряда от скорости и ускорения частицы, имеющей импульс р. Лучшим свидетельством весьма точного соблюдения постоянства заряда протона или электрона является тот экспериментальный факт, что пучки атомов и молекул водорода не испытывают отклонения в однородном электрическом поле, перпендикулярном к пучку. Атом водорода состоит из электрона (е) и протона (р). Молекула водорода состоит из двух электронов и двух протонов. Даже при очень медленном движении протонов электроны движутся вокруг них со средней скоростью около 1Q-2 с. Неотклоняющаяся молекула имеет постоянный импульс, так что экспериментальный результат говорит о том, что рр + -f Ре = О = (ер + ве) Е. Таким образом, из экспериментов следует, что в атоме или молекуле ее = —вр, несмотря на то что только электроны обладают большой скоростью, которая притом различна в атомах и молекулах. Количественно заряд электрона оказывается независимым от скорости и равным заряду [c.394]

Электрон движется в электрическом поле ондулятора Е(г) = ( созйг, О, 0). Найти г(/), если г(0)=0, v(0) = (0, О, Уо). Решение. Из уравнений движения [c.35]

В случае же движения электронов в продольном электрическом поле (т. е. при наличии только тангенциального ускорения) непосредственное измерение ускорения является сложной задачей. Поэтому для проверки второго закона Ньютона в этом случае применяют кинематические соотношения, связывающие скорость и ускорение и тем самым позволяющие измерение ускорения заменить измерением достигнутой скорости. В рассматриваемом случае второй закон Ньютона принимает вид (электрическое поле напранлепо вдоль оси х, начальная скорость электрона равна нулю) [c.97]

Подвижность заряженных частиц К определяется соотношением K=w/E, где W—дрейфовая скорость заряженных частиц в электрическом поле напряженностью Е. При высокой напряженности электрического поля Е, когда функция распределения заряженных частиц отличается от максвелловской и их температура не имеет прямого физического смысла, соотношение (20.3) справедливо приближенно, с погрешностью 10—15%, если при этом под температурой заряженных частиц понимать величму, связанную с их средней энергией ё соотношением 8 = кТ. В плазме, основной механизм проводимости которой связан с движением электронов под действием электрического поля, подвижность электронов Ке связана с проводимостью плазмы а соотношением [c.430]

Основными характеристиками движения электронов в газе под действием электрического поля являются коэффициент поперечной диффузии D х и дрейфовая скорость электронов We. Однако поскольку коэффициент поперечной диффузии электронов в газе является функцией плотности частиц газа, в качестве справочных обычно используют значения и характеристической энергии электронов е, определяемой как отношение D к подвижности электронов Ке. Оба эти параметра являются однозначными функциями отношения напряженности электрического поля Е к плотности частиц газа Na. В табл. 20.1 приведены измеренные значения Se и We для некоторых газов при различных значениях отношения E/Na. В табл. 20.2 представлены значения коэффициента диффузии ионов Di при атмосферном давлении и нулевом электрическом поле. [c.432]

Такое состояние не может быть равновесным, и электроны начнут диффундировать со стороны металла с большей концентрацией свободных электронов в сторону металла с меньшей концентрацией. В результате этого концентрация электронов в некоторой области вблизи границы со стороны металла с большей энергией Ферми уменьшается и эта область заряжается положительно, а с другой стороны границы концентрация электронов увеличивается и эта область заряжается отрицательно. Благодаря возникновению зарядов по разные стороны границы образуется электрическое поле, напряженность которого направлена со стороны металла с большей энергией Ферми в сторону металла с меньшей энергией Ферми. Сила, действующая со стороны этого поля на электроны, направлена против диффундирующего потока электронов и создает упорядоченное движение электронов в противоположном диффузии направлении, т. е. электрический ток. Когда диффузионный поток электронов и электрический ток электронов уравновесят друг друга, наступает стационарное состояние. Изменение концентрации элек- [c.347]

В слабых электрических полях электронная электропроводность незначительна. Свободные электроны, которые попадают в диэлектрик, поляризуют некоторую окружающую их область диэлектрика. В результате вокруг электрона кристаллическая решетка искажается. Говорят, что вокруг электрона имеет место шуба , состоящая из поляризованной области диэлектрика. Электрон, окруженный поляризованной областью, называют поляроном. Если электроны перемещаются в электрическом поле, то перемещается и шуба , т. е. перемещается полярон. А это во много раз повышает эффективную массу электрона и скорость упорядоченного движения электрона уменьшается. Поэтому нронодимосгь за счет такого механизма перемещения электрона невелика. [c.139]

Теория электрического пробоя. В основе электрического пробоя твердых диэлектриков лежат электронные процессы ударной ионизации, которые и объясняют пробой твердого диэлектрика импульсами напряжения длительностью 10 —10 сек. В этом процессе исключается влияние диэлектрических потерь и нагрева материала под действием напряжения. Как и в газах, пробой наступает мгновенно, не зависит от времени действия напряжения и связан с разрушением молекулярной и кристаллической структуры материала. При электрическом пробое решающим фактором является напряженность электрического поля, так как именно она обусловливает процесс образования и движения электронов в диэлектрике. Этим и, определяются закономериости изменения пробивного напряжения от времени, температуры и частоты, которые наблюдаются при электрическом пробое. [c.39]

Проводниковые материалы представляют собой металлы и сплавы. Металлы имеют кристаллическое строение. Однако основное свойство кристаллического тела — анизотропность — не наблюдается у металлов. В период охлаждения металла одновременно зарождается большое количество элементарных кристаллов, образуются кристаллиты (зерна), которые в своем росте вступают в соприкосновение друг с другом и приобретают неправильные очертания. Кристаллиты приближаются по своим свойствам к изотропным телам. Высокая тепло-и электропроводность металлов объясняется большой концентрацией свободных электронов, не принадлежащих отдельным атомам. При отсутствии электрического поля равновероятны все направления теплового движения электронов в металле. Под воздействием электрического поля в движении электронов появляется преимущественное направление. При этом, однако, составляющая скорости электрона вдоль этого направления в среднем невелика, благодаря рассеянию на узлах решетки, Рассеяние электронов возрастает при уведичении степени искажения решетки. Даже незначительное содержание примесей, таких как марганец, кремний, вызывает сильное снижение проводимости меди. Другой причиной снижения проводимости металла или сплава может явиться наклеп— т. е. волочение, штамповка и т. п. Твердотянутая проволока имеет более низкую проводимость, чем мягкая, отожженная. При отжиге происходит рекристаллизация металла, сопровождающаяся повышением проводимости. Ее величина приближается к первоначальной благодаря восстановлению правильной формы кристаллической решетки. Во многих случаях желательно получение проводникового материала с низкой проводимостью такими свойствами обладают сплавы — твердые растворы двух типов. Твердыми растворами замещения называют такие, в которых атомы одного из компонентов сплава замещают в кристаллической решетке второго компонента часть его атомов. В твердых растворах внедрения атомы одного из компонентов сплава размещаются в пространстве между атомами второго, расположенными в узлах кристаллической решетки. Если атомы первого и второго компонентов сплава близки по размерам и строению электронных оболочек [c.272]

Расписав подробно эти четыре уравнения, мы увидим, что они полностью совпадают с уравнениями (9.4.58), задающими бесконечно малое преобразсвпние Лоренца. При этом электрический вектор Е играет роль а, а магнитный вектор Н — роль Ь. Следовательно, движение вектора скорости электрона во внешнем электромагнитном поле можно рассматривать как непрерывную последовательность бесконечно малых првобразеваний Лоренца, причем компоненты этого преобразования задаются электромагнитным тензором Интересным предельным случаем является движение электрона в поле плоской волны. Здесь Е=Н и Е Н. Мы имеем здесь физическую реализацию того частного четырехпараметрического класса преобразований Лоренца, который разбирался раньше [см. (9.4.47—9.4.55)], когда все четыре собственных значения совпадали и три главные оси сливались в одну, лежаш,ую на нуль-конусе. [c.369]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...