Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

emixter edited
revision #15176 parent #15175 ← older newer →
@@ -1,11 +1,45 @@
### Условие
−$8.1.17.$ [Вставьте условие задачи]
+$8.1.17.$ Для учета влияния пространственного заряда на работу плоского диода с межэлектродным расстоянием $d$ нужно установить зависимость плотности заряда $\rho$, потенциала $\varphi$ и скорости электронов $\upsilon$ от расстояния до катода $x$. Скорость электронов и напряженность поля на катоде при токах, далеких от насыщения, можно считать нулевыми. В случае, когда катод заземлен, потенциал можно представить в виде $\varphi=V\left( \frac{x}{d} \right)^{n}$. Определите отсюда $\rho(x)$ и $\upsilon(x)$, а затем, используя условие стационарности тока, найдите показатель степени $n$. Получите точные выражения для плотности тока и тока через диод при заданном напряжении $V$. Площадь электродов $S$.
### Решение
−sdf
+Наша задача одномерна.
+Так как скорость электронов и напряженность поля на катоде при токах, далеких от насыщения, можно считать нулевыми, то закон сохранения энергии можна записать в виде:
+
+$$\frac{1}{2}m_{e}\upsilon^{2}=e\varphi(x)$$
+
+Отсюда:
+
+$$\upsilon(x)=\sqrt{\frac{2e}{m_{e}}\varphi(x)}=\sqrt{\frac{2eV}{m_{e}}}\left( \frac{x}{d} \right)^{\frac{n}{2}}$$
+
+Запишим теорему Гаусса для электростатического поля в дифференциальной форме:
+
+$$\vec\nabla \cdot \vec E=\frac{\rho}{\varepsilon_{0}}$$
+
+где $\rho$ - объёмная плотность заряда, $\nabla$ - оператор набла.
+
+Из определения статического потенциала:
+
+$$\vec E=-\vec\nabla \cdot \varphi$$
+
+Тогда:
+
+$$\frac{\rho}{\varepsilon_{0}}=\vec\nabla \cdot (-\vec\nabla \cdot \varphi)=-\nabla ^{2}\varphi$$
+
+Для одномерного случая можна записать:
+
+$$\frac{d^{2}\varphi }{dx^{2}}=-\frac{\rho(x)}{\varepsilon_{0}}$$
+
+Поскольку $\varphi=V\left( \frac{x}{d} \right)^{n}$, вторая производная будет:
+
+$$\frac{d^{2}\varphi }{dx^{2}}=V\frac{n(n-1)}{d^{2}}\left( \frac{x}{d} \right)^{n-2}$$
+
+Тогда:
+
#### Ответ
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+$$n=\frac{4}{3}$$
+$$j=\frac{4}{9}\varepsilon_{0}\sqrt{\frac{2e}{m_{e}}}\frac{V^{\frac{3}{2}}}{d^{2}}$$
+$$I=jS$$