Разделив мысленно пространство взаимодействия на две части плоскостью MN (рис. 1 86), убедимся, что из правой части в левую проходят электроны со скоростями от 1ыш1 = 0 до Умакс = 2Уи

т. е. со средней скоростью Vt. Помещая плоскость MN в различных сечениях пространства взаимодействия, придем к выводу о существовании в этом пространстве вращающеюся электронного

Рис. 1.86. Образование вращающегося заряда:

1, 2, 3 - траектории трех электронов (жирными линиями показано продолжение траектории одного электрона другим и образование слоя вращающихся электронов)

облака. Средняя скорость вращения заряда равна l, = -g-. Наличие вращающегося заряда является необходимым условием работы магнетрона. Следовательно, магнетрон может работать только при В>Вщ,.

Величина критической индукции зависит от величины Ua. Если при данном Ua=Uiii индукция Bi>Bkp, то при увеличении f/aувеличивается скорость движения электронов, увеличивается радиус циклотронного круга R и электроны не возвращаются на катод, а падают на анод, т. е. индукция окажется меньше критической (рис. 1.85). Следовательно, с увеличением растет и Величина критической индукции.

4. Автоколебания в магнетроне

При включении анодного напряжения в Mai нетроне в течение некоторого небольшого промежутка времени существует переходный режим. Возникшие колебания высокой частоты нарастают по амплитуде. Они поддерживаются электронным потоком, который в установившемся режиме имеет форму спиц колеса (рис. 1.87).

Рис. 1.87. Спицеобразная форма электронного облака в магнетроне

Число спин равно половине числа резонаторов В спицах электроны совершают сложные петлеобразные движения, а сами спицы вращаются с постоянной угловой скоростью вокруг оси анодного блока. С концов спиц «отработавшие» электроны падают на анод.

Напряжение на аиоде Us. и индукция В подбираются такими, что выполняется условие синхронизма: каждая спица проходит каждую щель резонаторов в тормозящем поле. Электрическое поле резонаторов пополняется энергией, забирая ее от сгустков электронов. Ускоряет электроны постоянное электрическое поле. Следовательно, энергия постоянного источника Ец преобразуется в энергию колебаний высокой частоты.

Переменное электрическое поле Е в каждой точке пространства взаимодействия можно разложить на две составляющие- тангенциальную составляющую , направленную по касательной к окружности, проходящей через данную точку и имеющей центр

на оси анодного блока, и радиальную составляющую (рис. 1 88). Роль этих составляющих в механизме передачи энергии от потока электронов к резонаторам несколько различна. Тангенциальная составляющая тормозит движение электронов вдоль анодного блока, и потому резонаторы пополняются энергией. Радиальная составляющая способствует образованию плотных сгустков электронов.

Рис. 1.88. Образование спицеобразного электронного облака

Рассмотрим, как образуются вращающиеся спицы зарядов. Пусть электроны группы 1, вылетая из катода, попадают в тормозящее поле резонатора 1 и проходят плоскость Р, т. е середину щели резонатора, в момент амплитудного значения поля. Такие электроны будем называть электронами благоприятной фазы. Они испытывают максимальное тормозящее действие тангенциальной составляющей поля, передают свою энергию полю и потому не могут опять возвратиться на катод. Описав петлю эпициклоиды, они в точке а прекращают приближение к кагоду. Из точки а начинается новая петля эпициклоиды, которую электроны благоприятной фазы совершают в тормозящем поле резонатора 2, а следующую петлю - в тормозящем поле резонатора 5 и т. д до тех пор, пока не долетят до анода. Такое движеппе совершают электроны