Движение электрона в электрическом или магнитном поле

Национальная безопасность – состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз, способность государства сохранять свой суверенитет и территориальную целостность и выступать субъектом международного права.

Национальная безопасность и военная политика государства

Под безопасностью понимается отсутствие опасности (или защита от нее). Внутренняя безопасность имеет отношение к опасностям, воздействующим на общество или государство изнутри. Внешняя безопасность определяется из отсутствия (или заблаговременных мер против) нападения извне.

В зависимости от возможных последствий, с одной стороны, и активных финансовых затрат – с другой – ныне большую значимость с точки зрения политической безопасности приобретают заблаговременные мероприятия против нападения извне. Существует необходимость предотвращать активные действия, в особенности угрожающие применением или применяющие военную силу и подвергающие опасности самостоятельное развитие общества или существование государства и его граждан.

По мере развития человеческого общества усложнялись связи между народами. Преимущественно аграрный характер экономики предопределял традиционное восприятие земли, пригодной к хозяйственному освоению, как к главной ценности, за обладание которой велась борьба. Споры и конфликты между государствами на протяжении тысячелетий перерастали в войны. Военная сила государства или этноса до промышленной революции лишь приблизительно соответствовала уровню социально-экономического развития и считалась самостоятельной категорией. Не случайно «варварские» племена не раз громили цивилизованные государства, а кочевники – оседлые народы.

Средства, которые служат внешней безопасности, являются средствами преимущественно военного рода. Даже в конце XX века нисколько не утратили своего значения официальных средств внешней безопасности военные силы и вооружение. В рамках процесса разрядки между Западом и Востоком, шедшего в последние годы, ни одно государство не было готово отказаться от военных приготовлений как основы внешней безопасности. Наоборот, в качестве «основания готовности к разрядке» и предпосылки для «мира» официально служит «гарантированная обороноспособность и паритет вооруженных сил» и «система взаимного устрашения».

Понятия безопасности личности, общества и государства не во всем совпадают. Безопасность личности означает реализацию ее неотъемлемых прав и свобод. Для общества безопасность состоит в сохранении и умножении его материальных и духовных ценностей.

Национальная безопасность применительно к государству предполагает внутреннюю стабильность, надежную обороноспособность, суверенитет, независимость, территориальную целостность.

В современных условиях, когда сохраняется опасность ядерной войны, национальная безопасность является неотъемлемой частью всеобщей безопасности. Всеобщая безопасность вплоть до настоящего времени еще в значительной мере основывается на принципах «сдерживания путем устрашения» противостояния ядерных держав. Подлинно всеобщую безопасность невозможно обеспечить за счет ущемления интересов каких-либо государств, ее можно достичь лишь на принципах партнерства и сотрудничества. Поворотным пунктом в формировании новой системы всеобщей безопасности стало признание мировым сообществом невозможности победы и выживания в ядерной войне.

 

 

Литература

  1. Введение в политологию /Гаджиев К.С., Каменская Г.Н, Родионов А.Н. и др. – М., 1994.
  2. Гаджиев К.С. Политическая наука: Пособие для преподавателей, аспирантов и студентов гуманитарных факультетов. – М., 1994.
  3. Даниленко В.И. Современный политологический словарь – М., 2000.
  4. Краснов Б.И. Основы политологии. – М., 1994.
  5. Основы политической науки: Учебное пособие для высших учебных заведений /Под ред. В.П. Пугачева. В 2 ч. – М., 1994.
  6. Панарин А.С., Василенко И.А. Политология. Общий курс. – М., 2003.
  7. Политология: Конспект лекций /Отв. ред. Ю.К. Краснов. – М., 1994.

 

 

2.1. Движение электрона в электрическом поле.Во всех электронных приборах электронные потоки подвергаются воздействию электрического поля. Взаимодействие движущихся электронов с электрическим полем является основным процессом в электронных приборах.

На рис.8,а изображено электрическое поле между двумя плоскими электродами[7]. Они могут представлять собой катод и анод электровакуумного диода или любые два соседних электрода многоэлектродного прибора.

Представим себе, что из электрода, имеющего более низкий потенциал, например из катода, вылетает электрон с некоторой начальной скоростью V0.

 

 
 

 

а) б) в)

 

Рис.8. Движение электрона в ускоряющем (а), тормозящем (б)

и поперечном (в) электрических полях

 

Электрическое поле действует на электрон с силой F и ускоряет его движение к электроду, имеющему более высокий положительный потенциал, например к аноду. Иначе говоря, электрон притягивается к электроду с более высоким положительным потенциалом. Поэтому электрическое поле в этом случае называют ускоряющим.

Двигаясь ускоренно, электрон приобретает наибольшую скорость в конце своего пути, т. е. при ударе об электрод, к которому он летит. В момент удара кинетическая энергия электрона WК = mV2/2 также будет наибольшей.

Таким образом, при движении электрона в ускоряющем электрическом поле происходит увеличение кинетической энергии электрона WК за счёт того, что поле совершает работу по перемещению электрона. Электрон всегда отнимает энергию от ускоряющего поля.

Скорость, приобретаемая электроном при движении в ускоряющем поле, зависит исключительно от пройденной разности потенциалов U = φА – φК и определяется формулой

, км/с.

 

Из формулы легко найти, что при U = 100 В скорость V ≈ 6 000 км/с. При таких больших скоростях время пролёта электрона в пространстве между электродами получается малым, порядка 10 – 8 … 10 – 10 с.

Рассмотрим движение электрона, у которого начальная скорость V0 направлена против силы F, действующей на электрон со стороны поля (рис.8,б).

В этом случае электрон вылетает с некоторой начальной скоростью из электрода с более высоким положительным потенциалом. Так как сила F направлена навстречу скорости V0, то получается торможение электрона и электрическое поле называют тормозящим.

Следовательно, одно и то же электрическое поле для одних электронов является ускоряющим, а для других – тормозящим, в зависимости от направления начальной скорости электрона.

Если электрон влетает с некоторой начальной скоростью V0 под прямым углом к направлению силовых линий поля (рис.8,в), то поле действует на электрон с силой F, направленной в сторону более высокого положительного потенциала. Поэтому электрон совершает одновременно два взаимно перпендикулярных движения: равномерное движение по инерции со скоростью v и равномерно-ускоренное движение в направлении действия силы F.

Как известно из механики, результирующее движение электрона должно происходить по параболе, причём электрон отклоняется в сторону положительного электрода.

Когда электрон выйдет за пределы поля (рис.8,в), то дальше он будет двигаться по инерции, прямолинейно и равномерно.

Из рассмотренных законов движения электронов видно, что электрическое поле всегда воздействует на кинетическую энергию WК и скорость электрона V, изменяя, их в ту или другую сторону. Таким образом, между электроном и электрическим полем всегда имеется энергетическое взаимодействие, т.е. обмен энергией.

Кроме того, если начальная скорость электрона V0 направлена не вдоль силовых линий, а под некоторым углом к ним, то электрическое поле искривляет траекторию электрона, превращая её из прямой линии в параболу.

2.2. Движение электрона в магнитном поле.Движущийся электрон представляет собой элементарный электрический ток и испытывает со стороны магнитного поля такое же действие, как и проводник с током.

На прямолинейный проводник с током I , находящийся в магнитном поле с индукцией В, действует сила Ампера F = В I ℓ sin α, направленная под углом 90° к магнитным силовым линиям и к проводнику. Её направление изменяется на обратное, если изменить направление тока или направление магнитного поля. Эта сила F пропорциональна индукции магнитного поля В, силе тока I и длине проводника ℓ, а также зависит от угла α между проводником и направлением поля.

Она будет наибольшей, если проводник расположен перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Если же проводник расположен вдоль линий магнитного поля, то сила F равна нулю.

Если электрон в магнитном поле неподвижен или движется вдоль силовых линий, то на него магнитное поле вообще не действует.

На рис.9 показано, что происходит с электроном, который влетает в равномерное магнитное поле, созданное между полюсами магнита, с начальной скоростью V0 перпендикулярно к направлению магнитного поля.

 

 
 

 

 

Рис.9. Движение электрона в поперечном магнитном поле

 

При отсутствии магнитного поля электрон двигался бы по инерции прямолинейно и равномерно (штриховая линия). При наличии поля на него будет действовать сила F, направленная под прямым углом к магнитному полю и к скорости V0.

Под действием этой силы электрон искривляет свой путь и двигается по дуге окружности. Его линейная скорость V0 и энергия при этом остаются неизменными, так как сила F все время действует перпендикулярно к скорости V0. Таким образом, магнитное поле в отличие от электрического поля не изменяет энергию электрона, а лишь закручивает его траекторию движения.

 


[1] Известно 118 химических элементов (с порядковыми номерами с 1 по 118), из них 94 обнаружены в природе (некоторые – в крайне незначительном количестве, находящемся на пределе обнаружения), остальные 24 получены искусственно в результате ядерных реакций.

[2] Малы настолько, что увидеть их нельзя даже с помощью наилучших оптических микроскопов. Это объясняется тем, что свойства света и человеческого глаза таковы, что в самом совершенном микроскопе нельзя увидеть предмет, размеры которого меньше чем 10– 7м. А размер молекулы или атома в 1000 раз меньше, т.е. порядка одного ангстрема 1.

[3] В состав некоторых молекул сложных веществ может входить до миллиона и более атомов, например, в молекулы витаминов, некоторых белков и т.д.

[4] Кроме движения по орбите (орбитального вращения), электроны обладают спиновым вращением. Внутреннее движение электрона (спин) можно условно представить как вращение электрона вокруг своей оси с постоянной скоростью. Направление вращения или совпадает с вращением электрона по орбите или имеет противоположное направление.

[5] Для описания атома классическая механика неприменима. Изучение атома привело к созданию квантовой механики, которая позволила объяснить подавляющее большинство наблюдаемых в микромире – мире элементарных частиц различных фактов.

[6] электроны проводимости – это электроны свободные, покинувшие атом, т.е. способные создавать электрический ток.

[7] Электроды – это элементы конструкции, которые служат для формирования рабочего пространства прибора и связи его с внешними цепями. Число электродов и их потенциалы определяют физические процессы в приборе. Наиболее наглядно это в электронных лампах: двухэлектродные (диоды), трёхэлектродные (триоды), четырехэлектродные (тетроды) и пятиэлектродные (пентоды).