Движение заряда в электрическом поле

Первым этапом сегментации следует считать проведение маркетингового исследования, цель которого - выявление различий между потребителями в оценках данного продукта (в структуре предпочтения).

Второй этап: выявление оптимальных с точки зрения продукта критериев сегментации.

Третий этап: установление границ между выбранными сегментами.

Четвертый этап: выбор целевого сегмента ( сегментов).

Требования при выборе целевого сегмента:

• емкость сегмента должна быть достаточна для того, чтобы окупались понесенные производственные и маркетинговые издержки;
• деятельность на этом сегменте приносит прибыль;
• характеристики сегмента должны соответствовать стратегии и тактике маркетинга компании.

Пятый этап: формирование программы маркетинг-микс, ориентированной на особенности и потребности целевого сегмента.

Начало формы

Конец формы

Конец формы

Начало формы

Начало формы

Движение заряда в электрическом поле

Цель работы: Экспериментальное исследование движения электрона, влетевшего в однородное электрическое поле под произвольным углом α к линиям напряженности электрического поля, созданного в плоском конденсаторе.

Теоретическое описание процесса.

Движение заряженных частиц в электрическом поле широко используется в современных электронных приборах, в частности, в электронно-лучевых трубках с электростатической системой отклонения электронного пучка.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД характеризует способность объекта создавать электрическое поле и взаимодействовать с электрическим полем.

ТОЧЕЧНЫЙ ЗАРЯД – это абстрактный объект (модель), имеющий вид материальной точки, несущей электрический заряд (заряженная МТ). Иначе: точечным зарядом можно считать тело, размеры которого в данной задаче пренебрежимы и в котором нарушено равновесие между количеством электронов и протонов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ – это вид материи, существующей в области пространства, в которой на заряженный объект действует сила, называемая электрической.

ОСНОВНЫМИ СВОЙСТВАМИ заряда являются:

- аддитивность (суммируемость);

- инвариантность (одинаковость во всех инерциальных системах отсчета);

- дискретность (наличие элементарного заряда, обозначаемого е, и кратность любого заряда этому элементарному: q= N e, где N - любое целое положительное или отрицательное число);

- подчинение закону сохранения заряда (суммарный заряд электрически изолированной системы, через границы которой не могут проникать заряженные частицы, сохраняется);

- наличие положительных и отрицательных зарядов (заряд – величина алгебраическая).

ЗАКОН КУЛОНА определяет силу взаимодействия двух точечных зарядов. Для вакуума выражение для модуля силы Кулона он имеет вид:

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ - это силовая, векторная характеристика поля, численно равная отношению силы, действующей на точечный заряд, к величине q этого заряда:

Если задана напряженность электрического поля, тогда сила, действующая на заряд, будет определяться формулой

.

ОДНОРОДНЫМ называется поле, напряженность которого во всех точках одинакова как по величине, так и по направлению. Сила, действующая на заряженную частицу в однородном поле, везде одинакова, поэтому неизменным будет и ускорение частицы, определяемое вторым законом Ньютона.

В НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЕ электрон без начальной скорости прошел разность потенциалов между анодом и катодом, равную Δφ, при этом ускорился за счет энергии W = qΔφ электрического поля на участке«анод-катод» и влетел в пространство между пласти­нами плоского конденсатора под произвольным углом α к его оси (см. рис.1). Расстояние между пластинами конденсатора d = 70 см, длина пластин конденсатора l =20 см.К пластинам конденсатора подведено напряжение U, которое создает в немэлектрическое поленапряженностью E = U / d.

Скорость заряженной частицы на входе в конденсатор определяется из закона сохранения энергии:

(1)

В этих формулах: m и q – масса и заряд электрона. Движение электрона внутри конденсатора будет складываться из двух движений. Во-первых, электрон будет двигаться по инерции вдоль оси конденсатора с постоянной скоростью υ _{0 x} = υ ₀cos α, во-вторых, электрон будет двигаться равнопеременно в вертикальном направлении под действием постоянной силы F=qE, которая действует на него в поле конденсатора к положительно заряженной пластине. Эта сила будет создавать ускорение электрона, направленное вертикально вниз

a_y = F / m.

Уравнения движения электрона внутри конденсатора:

Вам необходимо предварительно рассчитать минимальную разность потенциалов Δφ _min, при которой электрон пролетит конденсатор при заданных напряженности поля между пластинами E и угле α. В этом случае координата электрона на выходе из конденсатора y= − d/2 (см. рис. 1).

Уравнение (6) с учетом (4) принимает вид:

(7)

Время пролета сквозь конденсатор определим из уравнения (3), положив x = l:

(8)

После этого уравнение (7) примет вид:

Переписав полученное соотношение в виде

выразим искомую разность потенциалов Δφ:

(9)

Ограничение на угол α.

Угол α, под которым влетает электрон имеет ограничение α_max , поскольку вертикальная координата y относительно его средней линии внутри конденсатора не может превосходить d/2.

Для нахождения α_max используем следующее уравнение кинематики

Поскольку в верхней точки траектории υ_y = 0, а a_y = qE / m, получим

(10)

Соответственно с учетом (1):

(11)

___________________________________________________

Вычислить:

1. Минимальную ускоряющую разность потенциалов Δφ_min, необходимую для пролета электрона через конденсатор и предельный угол α_max под которым электрон может влетать в конденсатор не касаясь верхней пластины.

Δφ_min = В

α_max = град

2. Скорость электрона υ ₀ на входе в конденсатор и ее компоненты вдоль оси x и y:

υ ₀ = ·10⁶ м/с

υ _{0 x} = ·10⁶ м/с

υ _{0 y} = ·10⁶ м/с

3. Время пролета через поле конденсатора t _{пролета}:

t _{пролета} = ·10^-9 с

4. Компоненты скорости на выходе их конденсатора

υ _{x вых} = ·10⁶ м/с

υ _{y вых} = ·10⁶ м/с

υ_выхΣ= ·10⁶ м/с

5. Компоненты скорости и координаты электрона через время t, равное t = t _{пролета} /2:

υ _x = ·10⁶ м/с

υ _y = ·10⁶ м/с

x = мм

y = мм

Поиск по сайту: