In einer Elektronenkanone werden Elektronen von der Oberfläche einer heißen Metallplatte abgekocht. Sie verlassen die Platte mit sehr geringen Geschwindigkeiten, und dann beschleunigt das elektrische Feld sie in Richtung Anode. Siehe die Anleitung
Elektronenkanonen
Sie können die Geschwindigkeit der Elektronen berechnen, indem Sie an die Energieänderungen im System denken.
Jedes Elektron hat eine Ladung von e Coulombs, und die Potentialdifferenz zwischen dem Filament und der Anode beträgt V Volt.
Die auf jedes Coulomb der Ladung übertragene Energie beträgt V Joule.
Die auf Elektronen übertragene Energie beträgt also eV Joule.
Die Elektronen gewinnen kinetische Energie. Im Gegensatz zu Elektronen in einem Draht haben diese Elektronen nichts zu treffen, nichts, um Energie zu übertragen, wenn sie sich in Richtung Anode bewegen. So gewinnt jedes Elektron kinetische Energie, die der elektrisch übertragenen Energiemenge entspricht.
Das Elektron beginnt aus der Ruhe (nahe genug), so dass die gewonnene kinetische Energie durch ½mv 2 gegeben ist, wobei m seine Masse und v seine Geschwindigkeit ist.
Wir können also sagen, dass: ½mv 2 = eV
Die Masse des Elektrons beträgt m = 9 × 10-31 kg
Die elektronische Ladung beträgt e = 1,6 × 10-19 C
Für eine Elektronenkanone mit einer Spannung zwischen Kathode und Anode von V = 100 V hat das Elektron eine Geschwindigkeit von etwa v = 6 × 106 m / s. (Relativistische Effekte wurden nicht berücksichtigt.)
Es wird keine Beschleunigung mehr geben, sobald die Elektronen die Anode passiert haben.
Ein grobes Modell wäre eine Ansammlung von Murmeln, die ein abfallendes Brett hinunterlaufen, um unten gegen eine Wand zu stoßen, mit Ausnahme einiger weniger, die möglicherweise eine Lücke in der Wand treffen und auf dem flachen Boden auf der anderen Seite der Wand weitergehen würden. Die Steigung entspricht dem elektrischen Feld, das wir in der Pistole anwenden, um die Elektronen zu beschleunigen. Der flache Boden entspricht dem Bereich jenseits der Anode, in dem sich die Elektronen mit konstanter Geschwindigkeit fortbewegen.
Eine TV-Bildröhre hat eine solche Waffe, um Elektronen direkt auf den Bildschirm in der Röhre abzufeuern. Dort machen die Elektronen einen hellen Fleck, indem sie ein Leuchten auf dem Bildschirm anregen, aber auf ihrem Weg können sie durch Magnetfelder aus einer geraden Linie gezogen werden.
