Решение на момент правки #14913 от , автор emixter. Это не текущая версия.

Условие

7.2.2. Электронный пучок фокусируется положительным объемным зарядом прямого ионного пучка с круглым сечением. На каком расстоянии от входа в ионный пучок фокусируются электроны, если их скорость на входе , а плотность заряда и длина ионного пучка и ?

К задаче $7.2.2$
К задаче

Решение

Сначала найдём напряженность электрического поля внутри ионного пучка. По теореме Гуасса:

Выберем в качестве поверхности интегрирования цилиндр радиуса (менше радиуса пучка), соосный с пучком и длины . Из симметрии электрическое поле направлено радиально наружу, через торцы поток отсутствует. Поток через боковую поверхность:

Заряд внутри цилиндра:

Подставим в теорему Гаусса:


Это поле направлено к оси цилиндра — следовательно, оно фокусирует электроны.

Электрон испытывает поперечное ускорение по второму закону Ньютона:

Это уравнение гармонического осциллятора:

где циклическая частота:

Рассмотрим случай, когда электроны фокусируются внутри пучка

Ответ

при

при