Моделювання поведінки заряджених частинок у системах зі схрещеними полями
Моделювання поведінки заряджених частинок (електронів) для двох типів систем зі схрещеними полями: магнетронного діода та магнетрона. Фазові портрети цих систем. Рівняння руху зарядженої частинки для обох систем та порівняння їх розв'язків між собою.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 19.06.2018 |
| Размер файла | 235,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
КМНТ-2012 Правила оформления текста доклада
ИВАНОВ И.И., ПЕТРОВ П.П.
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
Размещено на http://www.allbest.ru/
Моделювання поведінки заряджених частинок у системах зі схрещеними полями
Воловенко М.В., Нікітенко О.М.
Дослідження та моделювання фізичних процесів реальних об'єктів вимагають в залежності від деталізації опису уточнення або додаткового опису окремих складових частин, що розглядають.
У багатьох задачах вакуумної електроніки під час досліджень фізичних процесів, що мають місце в електронних приладах, постає необхідність досліджень траєкторій руху заряджених частинок в таких системах.
Чільне місце серед приладів НBЧ посідають прилади зі cхpeщeними cтaтичними полями, oднaк, треба визнати нeдocтaтнім pівeнь розуміння cyті явищ, які відповідають за фopмувaння вихідного cпeктpу в них, що не дoзвoляє oцінювaти зміни виxіднoгo cигнaлу в залежності від yмoв pобoти.
Системи зі схрещеними полями - це електронні лампи, які ефективно перетворюють вхідну потужність сталого струму у НВЧ хвилі з високим ккд. Останнім часом широкого розповсюдження набули НВЧ пічки, які застосовуються для нагрівання їжі [1], де основним елементом є магнетрон. Широкий перелік переваг систем М-типу обумовлює їх застосування у різноманітних радіоелектронних системах під час вирішення задач радіолокації, радіонавігації, зв'язку, радіопротидії та радіоелектронного придушення й медичного та побутового НВЧ-нагрівання.
Теоретичне дослідження взаємодії електронів з полем у багаторезонаторному магнетроні або споріднених з ним приладах починається з розв'язання двовимірної задачі про рух електронів в однорідному магнітному та електричних полях.
Отже, метою цього дослідження є моделювання поведінки заряджених частинок (електронів) у системах зі схрещеними полями.
Тут дослідження здійснимо для двох типів систем зі схрещеними полями: магнетронного діода та магнетрона та порівняння їх результатів між собою. Схематичний вигляд простору взаємодії таких систем наведено на рис. 1.
а) б)
Рис. 1 Схематичне зображення простору взаємодії
а - магнетронний діод; б - магнетрон
Рівняння руху зарядженої частинки у схрещених полях описується в полярних координатах () такою системою рівнянь
з початковими умовами
; ;
; ,
де ;
заряд електрона;
m - маса електрона;
- розподіл електростатичного потенціалу в магнетронному діоді;
-
розподіл електростатичного потенціалу в магнетроні;
;
;
;
- анодна напруга;
Вz - магнітна індукція.
Для зручності перейдемо до безрозмірного радіусу , тоді рівняння руху та початкові умови матимуть вигляд
,
; ;
;
де .
Дослідження поведінки цих систем здійснити за методом фазового простору. Фазові портрети цих систем наведено на рис. 2.
а) б)
Рис. 2 Фазові портрети систем
а - магнетронний діод; б - магнетрон
заряджена частинка схрещене поле
З вигляду фазових портретів випливає, що обидві системи мають коливальний рух в радіальному напрямку та ротаційний (обертальний) - в азимутальному. Додаткове дослідження рівнянь руху динамічної системи "магнетрон" виявило, що ця система має граничний цикл у чотиривимірному фазовому просторі.
Приблизно до середини ХХ ст. наука розвивалася з наростаючою складністю. Але поступово стало поширюватися розуміння того, що все складне вийшло з простого, що живе виникло в процесі розвитку неживого, й встановити чітку межу переходу між ними, очевидно, неможливо. Вектор наукових досліджень став поступово розгортатися у зворотному напрямку від складного до простого. Очевидно, якщо еволюція існує, то найбільш загальні закони самоорганізації матерії повинні існувати на найнижчому й тим самим фундаментальному рівні [2].
Таким чином, можна описати (апроксимувати) поведінку коливальних рухів цих систем, лінеаризувавши їх, і тим самим визначити частоти коливальних рухів.
Розв'язки лінеаризованих систем рівнянь наведено нижче:
для магнетронного діода та
,
для магнетрона.
Похибка за лінійним наближенням не перевищує 4% від чисельного розв'язання для обох систем.
Залежності радіальної складової руху від часу, які отримано з чисельного та лінеаризованого розв'язків для цих систем, наведено на рис. 3.
а) б)
Рис. 3 Залежності радіальної складової руху від часу
а - магнетронний діод; б - магнетрон
Рис. 4 Порівняння розв'язків рівняння руху систем М-типу
Порівняння розв'язків рівняння руху цих динамічних систем між собою (рис. 4) свідчить про те, що для адекватного опису роботи магнетрона не варто враховувати розподіл електростатичного потенціалу магнетронного діоду.
Таким чином показано, що для систем зі схрещеними полями в областях коливальних рухів можна використовувати лінійне наближення опису таких систем.
Література
1. Kawaguchi T. Analysis of Magnetron Operation in Microwave Oven // Toshiba Rebyu, v. 40, No 6, P. 531 - 534. - Яп.
2. Усыченко В.Г. Электронная синергетика. Физические основы самоорганизации и эволюции материи. - СПб.: "Издательство Лань", 2010. - 240 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Зв'язок важких заряджених частинок з речовиною. До важких частинок відносяться частинки, маси яких у сотні разів більші за масу електрона. Вільний пробіг важких заряджених частинок у речовині. Взаємодія електронів, нейтронів з речовиною. Кулонівська сила.
реферат [51,0 K], добавлен 12.04.2009Відкриття нових мікроскопічних частинок матерії. Основні властивості елементарних частинок. Класи взаємодій. Характеристики елементарних частинок. Елементарні частинки і квантова теорія поля. Застосування елементарних частинок в практичній фізиці.
реферат [31,1 K], добавлен 21.09.2008Система броунівських частинок зі склеюванням. Еволюція важкої частинки в системі броунівських частинок зі склеюванням. Асимптотичні властивості важкої частинки. Асимптотичні властивості випадкового процесу. Модель взаємодіючих частинок на прямій.
дипломная работа [606,9 K], добавлен 24.08.2014Взаємодія заряджених частинок з твердим тілом, пружні зіткнення. Види резерфордівського зворотнього розсіювання. Автоматизація вимірювання температури підкладки. Взаємодія атомних частинок з кристалами. Проведення структурних досліджень плівок.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 21.05.2015Загальне поняття про будову лічильника Гейгера-Мюллера, його призначення. Функції скляного віконця трубки. Процес реєстрації нейтронів. Історія винаходу лічильника. Камера Вільсона як детектор треків швидких заряджених частинок. Процес конденсації пари.
презентация [339,3 K], добавлен 15.04.2013Розрахунок поля електростатичних лінз методом кінцевих різниць; оптичної сили імерсійних лінзи і об'єктива та лінзи-діафрагми. Дослідження розподілу потенціалів у полях цих лінз та траєкторії руху електронів в аксиально-симетричному електричному полі.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 03.01.2014Проходження важких ядерних заряджених частинок через речовину. Пробіг електронів в речовині. Проходження позитронів через речовину. Експозиційна, поглинена та еквівалентна дози. Проходження нейтронів через речовину. Методика розрахунку доз опромінення.
курсовая работа [248,4 K], добавлен 23.12.2015Квантова механіка описує закони руху частинок у мікросвіті, тобто рух частинок малої маси (або електронів атома) у малих ділянках простору і необхідна для розуміння хімічних і біологічних процесів, а значить для розуміння того, як ми улаштовані.
реферат [162,5 K], добавлен 22.03.2009Сутність і основні характерні властивості магнітного поля рухомого заряду. Тлумачення та дія сили Лоуренца в магнітному полі, характер руху заряджених частинок. Сутність і умови появи ефекту Холла. Явище електромагнітної індукції та його характеристики.
реферат [253,1 K], добавлен 06.04.2009Розрахунок двигуна постійного струму. Складання рівняння тиристорного перетворювача. Розрахунок здавачів струму. Синтез системи підпорядкованого регулювання управління електроприводу. Умови налаштування зовнішнього контуру, моделювання поведінки.
курсовая работа [1001,4 K], добавлен 02.01.2014- Розробка нелінійної моделі системи управління паровою турбіною К-1000-60/1500 атомної електростанції
Розвиток турбобудування, місце ВАТ "Турбоатом" в українській енергетиці. Моделювання систем управління паровими турбінами. Варіанти модернізації гідравлічних систем регулювання. Моделювання систем стабілізації частоти обертання ротора парової турбіни.
курсовая работа [117,4 K], добавлен 26.02.2012 Види класифікації елементарних частинок, їх поділ за статистичним розподілом Фермі-Дірака та Бозе-Ейнштейна. Види елементарних взаємодій та їх характеристика. Методи дослідження характеристик елементарних частинок. Особливості використання прискорювачів.
курсовая работа [603,0 K], добавлен 11.12.2014Ознайомлення з пакетом схемотехнічного моделювання Simulink. Особливості складання схем, використання основних вимірювальних приладів. Складання однофазного простого електричного кола. Вимірювання миттєвого, діючого значеня струмів та напруг на елементах.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 29.03.2015Методи наближеного розв’язання крайових задач математичної фізики, що виникають при моделюванні фізичних процесів. Використання засобів теорії наближень атомарними функціями. Способи розв’язання крайових задач в інтересах математичного моделювання.
презентация [8,0 M], добавлен 08.12.2014Складання моделі технічних об’єктів в пакеті Simulink, виконання дослідження динаміки об’єктів. Моделювання динаміки змінення струму якісної обмотки та швидкості обертання якоря електричного двигуна постійного струму. Електрична рівновага моделі.
лабораторная работа [592,7 K], добавлен 06.11.2014Визначення поняття сцинтиляційного спектрометра як приладу для реєстрації і спектрометрії частинок. Основні методи спостереження та вивчення зіткнень і взаємних перетворень ядер і елементарних частинок. Принцип дії лічильника Гейгера та камери Вільсона.
презентация [975,1 K], добавлен 17.03.2012Математичне та фізичне моделювання обтікання тіл біля екрану з використанням моделей ідеальної та в’язкої рідини. Чисельне розв`язання рівнянь Нав’є-Стокса для ламінарного та турбулентного режимів. Застосування моделей та методів механіки рідин та газів.
автореферат [460,1 K], добавлен 16.06.2009Поняття стану частинки у квантовій механіці. Хвильова функція, її значення та статистичний зміст. Загальне (часове) рівняння Шредінгера та також для стаціонарних станів. Відкриття корпускулярно-хвильового дуалізму матерії. Рівняння одновимірного руху.
реферат [87,4 K], добавлен 06.04.2009Значення комп’ютерів у фізиці, природа чисельного моделювання. Метод Ейлера розв’язування диференціального рівняння на прикладі закону теплопровідності Ньютона.Задача Кеплера. Хвильові явища: Фур’є аналіз, зв’язані осцилятори, інтерференція і дифракція.
реферат [151,0 K], добавлен 09.06.2008Відкриті системи, дисипативні структури. Фізичний та динамічний хаос фрактальних структур й розмірності дивних атракторів. Застосування понять фізики відкритих систем до моделювання обробки інформації. Синергетика від термодинаміки і статистичної фізики.
курсовая работа [347,8 K], добавлен 24.06.2008
