Dans un canon à électrons, les électrons sont bouillis à la surface d’une plaque métallique chaude. Ils quittent la plaque avec de très petites vitesses, puis le champ électrique les accélère vers l’anode. Voir la note d’orientation
Canons à électrons
Vous pouvez calculer la vitesse des électrons en pensant aux changements d’énergie dans le système.
Chaque électron a une charge de e coulombs et la différence de potentiel entre le filament et l’anode est de V volts.
L’énergie transférée à chaque coulomb de charge est de V joules.
Donc l’énergie transférée aux électrons est eV joules.
Les électrons gagnent de l’énergie cinétique. Contrairement aux électrons dans un fil, ces électrons n’ont rien à frapper, rien à transférer d’énergie, alors qu’ils se dirigent vers l’anode. Ainsi, chaque électron gagne une énergie cinétique égale à la quantité d’énergie transférée électriquement.
L’électron part du repos (assez près) de sorte que l’énergie cinétique gagnée est donnée par ½mv 2 où m est sa masse et v sa vitesse.
On peut donc dire que: ½mv 2 = eV
La masse de l’électron est m = 9 ×10-31 kg
La charge électronique est e = 1,6 ×10-19 C
Pour un canon à électrons avec une tension entre sa cathode et son anode de V = 100V l’électron aura une vitesse d’environ v = 6 ×106 m/s. (Les effets relativistes n’ont pas été pris en compte.)
Il n’y aura plus d’accélération une fois que les électrons auront traversé l’anode.
Un modèle brut serait une collection de billes coulant le long d’une planche en pente pour s’écraser contre un mur en bas, à l’exception de quelques-unes qui pourraient heurter un espace dans le mur et continuer sur le sol plat de l’autre côté du mur. La pente correspond au champ électrique que nous appliquons à l’intérieur du pistolet pour accélérer les électrons. La masse plane correspond à la région au-delà de l’anode où les électrons continuent à une vitesse constante.
Un tube d’image de télévision a juste un tel pistolet, pour tirer des électrons directement vers l’écran dans le tube. Là, les électrons font un point lumineux en excitant une lueur sur l’écran, mais sur leur chemin, ils peuvent être retirés d’une ligne droite par des champs magnétiques.
