Техника - молодёжи 1950-07, страница 25
блестящих побед науки, ее молодой отрасли — э л е к т р о н и к и. Незнание этой новой области техники произошло от главной «детали» современных безинерционных машин — электрона. Что представляет собой эта удивительная частица, о которой В, И. Ленин сказал, что он так же неисчерпаем, как и атом? Электрон имеет электрический отрицательный заряд, равный 1,59 • 10 19 кулона. При токе в один ампер через поперечное сечение проводника в одну секунду проходит примерно столько электронов, сколько песчинок поместится в одном кубическом километре. Электрон — поразительно легкая частица; его массой часто пренебрегают в сравнении с массой атома, атомного ядра. Масса электрона равна 9 • 10~2Н грамма. Малость написанного числа трудно себе представить даже сравнением. Если мысленно увеличить вес электрона до веса песчинки в один миллиграмм, то сама песчинка будет весить (при том же увеличении) 1,1 * 1018 тонн. Столько весит миллион кубических километров ©оды или стальной шар диаметром в 64 километра! Электрон — это движимое, управляемое, передающее силы тело невероятно малой массы, как раз то звено, которое нужно для безииертиого быстродействующего прибора. ГИЛЫ, УПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕКТРОНАМИ Электрон, как и всякий заряд, взаимодействует с другими зарядами. В таких случаях говорят, что он находится в их электрическом поле. Под действием электрической силы электрон движется по некоторому пути. Изменяя величину и расположение действующих яа электрон зарядов, мы можем по желанию направлять поток электронов куда угодно. Какова величина сил, действующих на электрон в электрическом поле? Нас интересует сила, приходящаяся ка единицу массы электрона и определяющая его ускорение. Расчет дает неожиданные результаты, В поле, образованном двумя параллельными металлическими пластинками, удаленными на расстояние одного сантиметра, при напряжении между ними всего один вольт иа электрон действует сила 1,6 • КГ"18 кг. Сила ничтожная, но если сравним ее с массой электрона, то в пересчете получится, что на один грамм приходится около двух миллионов тони! Орудия, выбрасывающее снаряд со скоростью одного километра в секунду, действует лишь с силой в десять килограммов на один грамм 'веса снаряда. Чудовищное ускорение, приобретаемое электроном <в электрическом поле, позволяет ему, начав движение от отрицательной пластинки, достичь положительной меньше чем через четыре сотых доли микросекунды. Скорость его к концу полета достигает 600 км/сек. Если же напряжение между пластинками равно тысяче вольт, тго время полета сокращается до одной тысячной доли микросекунды, а скорость достигает 18 000 км/сек. С этой и большей скоростью в электронных аппаратах ежесекундно проносятся миллиарды миллиардов электронов. Они 'вырываются из раскаленного металла катода и попадают на другие электроды. Чтобы ничто не мешало их полету, из пространства, »в котором они летят, откачивается воздух. В электронных приборах движение электронов упорядочено и подчинено определенному управлению; электронный поток может прекращаться и возникать за сотые доли микросекунды! Две параллельные пластины, заряженные разноименным электричеством, — другими словами говоря, плоский конденсатор,.— создают поле, которое образно можно представить себе как потенциальный рельеф, имеющий вид наклонного ската, крутого между пластинами и постепенно сглаживающегося при удалении от них. Электрон, который в механической аналогии можно уподобить шару, скатываясь между пластинами, отклоняется в сторону положительной пластины тем сильнее, чем круче наш условный скат. РАБОТА ЭЛЕКТРОННЫХ ПОТОКОВ Познакомимся поближе с действиями электронного потока. Их можно разделить на три категорий: во-первых, переносясь с электрода на электрод, электроны перемещают таким образом определенный электрический заряд. В этот момент через электронный прибор, называемый поста ринке лампой, протекает ток, который и производит нужную работу. Так работает большинство радиоламп и специальные электронные переключатели тока. Следует оговорить, что название «лампы» сохранилось за приборами, в которых работают потоки электронов, с тех пор как \в первых таких приборах ярко сиял раскаленный источник электронов — катод. Во-вторых, движущийся электронный пучок способен производить различные электрические и магнитные действия. На этом принципе построена работа ультравысокочастотных р» Электроны, испускаемые раскаленным катодом (рис, б A i), не могут далеко уйти от катода, если в пространстве нет других электрических полей. Они словно находятся в своеобразной потенциальной ямке, крутизну стенок которой они не могут преодолеть, и вновь скатываются на дно ее, то-есть к катоду (рис. 5А). Но вот включено анодное напряжение. Новое электрическое поле появилось в лампе. Катод как будто поднялся вверх и образовал вокруг себя коническую горку. Основанием ее служит анод. Ямка, из которой не могли выбраться электроны, стала теперь подобием кратера на вершине горы, крутизна ее стенок уменьшилась, и электроны потоком хлынули к аноду. Это показано на рис. 5Б. л* • Б артиллерийском орудии газы, давящие при выстреле на дно снарядаЛ развивают усилие, равное примерно М килограммам на каждый грамм веса снаряда. При перемещении электрона в электрическом поле с разностью потенциалов в один вольт на один сантиметр развивается усилие, которое (если привести его к предыдущему случаю, то-есть к весу, равному одному грамму) будет равно i В00 000 тонн. 10 кг ид!г |
