Електрически ток във вакуумна стойност. Какво е електрически ток във вакуум

Преди радио инженерството да се използват полупроводникови устройства, се използват електронни лампи навсякъде.

Концепцията за вакуум

Електронната лампа беше стъклената тръба, изненадана от двата края, в едната страна на която се намира катодът, а в другия анод. От тръбата газът се фрагментира към такова състояние, в което газовите молекули могат да летят от една стена към другата и в същото време не се срещат. Такова състояние на газ се нарича вакуум. С други думи, вакуумът е силен газ.

При такива условия проводимостта вътре в лампата може да бъде предоставена само чрез въвеждане в източника на заредени частици. За да влезе в лампата, заредените частици са използвали такава собственост на тела като термоелектронни емисии.

Термоелектронната емисия е феномен на емисии на електрони по тялото, в процес високи температури. При много вещества термоелектронната емисия започва при температури, при които все още не може да започне изпаряването на веществото. Ударите са направени от такива вещества в лампите.

Електрически ток във вакуум

След това катод се нагрява катода, в резултат на това той започва постоянно да излъчва електрони. Тези електрони са образували електронен облак около катода. Когато източникът на захранване е свързан към електродите, между тях се образува електрическо поле.

В същото време, ако положителният изходен стълб се комбинира с анод, и отрицателен катод, тогава векторът на електрическото поле ще бъде насочен към катода. Под тази сила някои електрони излизат от електронния облак и започват да се преместват в анода. Така те създават електрически ток вътре в лампата.

Ако свържете лампата в противен случай, положителният полюс се комбинира с катод и отрицателен с анод, тялото на електрическото поле ще бъде насочено от катода към анода. Това електрическо поле ще отблъсне електроните обратно към катода и няма да има проводимост. Веригата ще остане отворена. Този имот е получил име едностранно провеждане.

Вакуум диод

Преди това едностранна проводимост се използва широко в електронни устройства С два електрода. Такива устройства бяха извикани вакуумни диоди. Те се изпълняват по едно време ролята, която се извършват полупроводникови диоди.

Най-често се използва за изправяне на електрическия ток. В момента вакуумните диоди не използват почти навсякъде. Вместо това, всички прогресивни човечество използва полупроводникови диоди.

В този урок продължаваме да изучаваме потока от течения в различни среди, по-специално под вакуум. Ще разгледаме формирането на безплатни такси, помислете за основните технически устройства, работещи по настоящите принципи във вакуум: диод и електронна епруветка. Също така посочваме основните свойства на електронните лъчи.

Резултатът от експеримента се обяснява, както следва: в резултат на нагряване, металът от неговата атомна структура започва да излъчва електрони, по аналогия на емисиите на водни молекули по време на изпаряване. Предварително загрята метал обгражда електронен облак. Такъв феномен се нарича термоелектронни емисии.

Фиг. 2. Схема за опит на Edison

Имоти Електронен лъч

Техниката е много важна за използване на така наречените електронни лъчи.

Определение.Електронният лъч - потокът от електрони, чиято дължина е много повече от ширината му. Вземете го доста прост. Достатъчно е да се вземе вакуумна тръба, при която ток преминава и да се прави в анода, към който овърклокните електрони, дупка (така наречената електронна пистолет) (фиг. 3).

Фиг. 3. Електронен пистолет

Електронните греди имат няколко ключови свойства:

В резултат на наличието на голяма кинетична енергия те имат термичен ефект върху материала, в който се разбиват. Този имот се прилага в електронно заваряване. Необходимо е електронно заваряване в случаите, когато е важно да се запази чистотата на материалите, например при заваряване на полупроводници.

• Когато сблъсък с метали, електронни снопове, забавяне, излъчване на рентгенови лъчи, използвани в медицината и техниката (фиг. 4).

Фиг. 4. Снимка, направена с рентгенова радиация ()

• Ако електронният лъч е ударен върху някои вещества, наречени фосфор, има сияние, което ви позволява да създавате екрани, които помагат да следите движението на лъча, разбира се, невидимо за голото око.
• Способността да се контролира движението на греди с електрически и магнитни полета.

Трябва да се отбележи, че температурата, при която може да се постигне термоелектронната емисия, не може да надвишава температурата, при която металната структура е унищожена.

Първоначално Edison използва следната конструкция, за да произвежда ток във вакуум. Диригентът, включен във веригата, се поставя във вакуумната тръба от едната страна, а от друга страна, положително зареден електрод (виж фиг. 5):

Фиг. пет

В резултат на преминаването на ток на проводника, той започва да се загрява, излъчващи електрони, които са привлечени от положителния електрод. В крайна сметка възниква насоченото движение на електрони, което всъщност е токов удар. Въпреки това, броят им емитирал електроните е твърде малък, което дава твърде малък ток за всяка употреба. С този проблем можете да се справите с добавянето на друг електрод. Такъв електрод на отрицателния потенциал се нарича непряк електрод на нажежаема жичка. С използването му, броят на движещите се електрони варира понякога (фиг. 6).

Фиг. 6. Използване на непряк електрод на нажежаема жичка

Заслужава да се отбележи, че проводимостта на тока във вакуум е същата като металите - електронни. Въпреки че механизмът за появата на тези свободни електрони е напълно различен.

Въз основа на явлението на термоелектронни емисии, е създадено устройство, наречено вакуум диод (фиг. 7).

Фиг. 7. Определяне на вакуумния диод върху електрическата верига

Вакуум диод

Помислете за повече вакуум диод. Има два вида диоди: диод с нажежаема нишка и анод и диод с нишка на нажежаема жичка, анод и катод. Първият се нарича директен топлинен диод, вторият - непряк газ. Техниката използва както първия, така и втория тип, обаче, директният топлинен диод има такъв недостатък, че когато се нагрява резистентност, нишката се променя, което води до промяна в ток чрез диод. И тъй като за някои операции, използващи диоди, е необходим напълно непроменен ток, по-целесъобразно е да се използва вторият тип диоди.

И в двата случая температурата на нажежаема жичка за ефективни емисии трябва да бъде еднаква .

Диоди се използват за изправяне на текущите променливи. Ако диодът се използва за превръщане на индустриалните течения, то се нарича kenotron.

Електродът, разположен близо до излъчващите електрони на елемента, се нарича катод (), друг - анод (). Когато напрежението е правилно свързано, токът нараства. Когато свързвате тока, токът няма да отиде изцяло (фиг. 8). Тези вакуумни диоди са полезни от полупроводника, в които, когато токът е обърнат, макар и минимален, но има. Благодарение на този имот се използват вакуумни диоди за изправяне на текущи променливи.

Фиг. 8. Волмапер Характеристики на вакуумния диод

Друго устройство, създадено на базата на текущите процеси на потока във вакуум, е електрически триод (фиг. 9). Неговият дизайн се различава от диодното присъствие на трети електрод, наречен мрежата. На принципите на ток във вакуум, такова устройство се основава и като епруветка за електронна лъч, която съставлява основната част от инструментите като осцилоскоп и лампи телевизори.

Фиг. 9. Вакуумна схема на триод

Електроннолъчева тръба

Както е споменато по-горе, въз основа на пролиферационните свойства във вакуум, такова важно устройство като епруветка за електронна лъч. В основата на работата му използва свойствата на електронните лъчи. Помислете за структурата на това устройство. Електронната тръба се състои от вакуумна колба с удължаване, електронен пистолет, два катода и две взаимно перпендикулярни двойки електроди (фиг. 10).

Фиг. 10. структурата на електронната епруветка

Принципът на работа е следният: Електроните са претоварени поради термоелектронни емисии от оръжия поради положителния потенциал на анодите. След това, захранвайки желаното напрежение към двойки контролни електроди, можем да отклоним електронния лъч, както искаме хоризонтално и вертикално. След това, насочният лъч попада върху луминофора, който ни позволява да видим образа на пътя на лъча върху него.

Електронната тръба се използва в устройството, наречено осцилоскоп (фиг. 11), предназначен за изследване на електрическите сигнали, а в кинескопски телевизори само изключението, че електронните лъчи се контролират от магнитни полета.

Фиг. 11. осцилоскоп ()

В следващия урок ще анализираме преминаването на електрически ток в течности.

Библиография

1. Тихомирова с.А., Яворски Б. Физика (основно ниво) - m.: Mnemozina, 2012.
2. Гендъндейн L.E., Dick Yu.i. Физика 10 клас. - m.: Ilex, 2005.
3. Myakyshev G.YA., SINYAKOV A.Z., Слободсков Б.А. Физика. Електродинамика. - m.: 2010.

1. Physics.kgsu.ru ().
2. Cathedral.narod.ru ().

Домашна работа

1. Какво е електронната емисия?
2. Какви са начините за контрол на електронните лъчи?
3. Как проводимостта на полупроводника зависи от температурата?
4. Какъв е електродът на непряк газ?
5. * Какво е основното свойство на вакуум диод? Какво е това?

Вакуум - състоянието на оскъдния газ, в който дължината на свободния пробед на молекулитеλ повече размери на кораба D, в който се намира газът.

От определянето на вакуума следва, че практически няма взаимодействие между молекулите, следователно йонизацията на молекулите не може да се случи, следователно е невъзможно да се получат свободни зарядни носители във вакуум, следователно електрическият ток е невъзможен в него;
За да създадете електрически ток във вакуум, трябва да поставите източника на безплатни заредени частици. Металните електроди, свързани към източника на текущия, се поставят във вакуум. Един от тях се нагрява (нарича се катод), в резултат на което се случва процесът на йонизация, т.е. Електроните летят от веществото, положителните и отрицателните йони се образуват. Ефектът на такъв източник на заредени частици може да се основава на феномена на термоелектронната емисия.

Термоелектронната емисия е процес на излъчване на електрони от нагрятия катод. Феноменът на термоелектронна емисия води до факта, че нагрят метален електрод непрекъснато излъчва електрони. Електроните образуват електронен облак около електрод. Електродът се зарежда положително и под влиянието на електрическото поле на заредения облак, електроните от облака са частично върнати към електрод. В равновесното състояние броят на електроните, който е напуснал електрод в секунда, е равен на броя на електроните, върнати към електрод през това време. Колкото по-висока е температурата на метала, толкова по-голяма е плътността на електронния облак. Работата, която електрон трябва да направи, за да напусне метала, получи името на работата на изхода и навън.

[И OUT] \u003d 1 EV

1 EV е енергията, която електрона придобива, движеща се в електрическото поле между точките с разликата в потенциала в 1 V.

1 EV \u003d 1.6 * 10 -19 J

Разликата между температурите на горещи и студени електроди, заредени на кораба, от които е изхвърлен въздух, води до едностранна проводимост на електрическия ток между тях.

Когато свързвате електродите към текущия източник между тях, се случва електрическо поле. Ако положителният полюс на източника на тока е свързан със студен електрод (анод) и отрицателен - с нагряващ (катод), тогава векторът на електрическото поле се насочва към нагрятия електрод. Под действието на това поле, електроните частично оставят електронния облак и се преместват в студения електрод. Електрическата верига се затваря и в него е монтиран електрически ток. В противоположната полярност на източника, силата на полето е насочена от нагрятия електрод на студа. Електрическото поле избутва облачните електрони обратно към отопляем електрод. Веригата се оказва отворена.

Устройство, което има едностранна проводимост на електрически ток, се нарича вакуум диод. Състои се от електронна лампа (кораб), от която се намират въздух и в които са разположени електроди, свързани към източника на текущия източник. Волпампажни характеристики на вакуумния диод. Подпишете частите на очуканата диодна пропускателна способност и затворени? При ниски напрежения върху анода, не всички електрони, излъчвани от катода, достигат до анода, а електрическият ток е малък. При високи напрежения, токът достига насищане, т.е. Максимална стойност. За изправяне на променлив електрически ток се използва вакуум диод. Понастоящем вакуумните диоди не се прилагат.

Ако има дупка в анода на електронната лампа, частта от електроните, ускорена от електрическото поле, ще лети в тази дупка, образувайки електронна куп зад анода. Електронният лъчпоток от бързи летящи електрони в електронни лампи и газоразрядни устройства.

Свойства на електронните греди:
- отклонение в електрическите полета;
- отклоняват се в магнитни полета под действието на силата на Лоренц;
- при спиране на лъч върху вещество възниква рентгенография;
- причинява блясък (луминесцент) на някои твърди и течни тела;
- Загрейте веществото, което пада върху него.

Електронна тръба (CRT).
ELT използва феномена на термоелектронни емисии и свойствата на електронните лъчи.

В електронния пистолет електроните, излъчвани от нагрятия катод, преминават през управляващия електрод и се ускоряват от анодите. Електронният пистолет фокусира електронния лъч до точката и променя яркостта на блясъка на екрана. Очарователните хоризонтални и вертикални плочи ви позволяват да преместите електронния пакет на екрана до всяка точка на екрана. Екранът на тръбата е покрит с луминофор, който започва да свети по време на бомбардирането с електрони.

Има два вида тръби:
1) с електростатичен контрол на електронния лъч (отклонение на електронната поща. Бучът е само електрическо поле);
2) С електромагнитния контрол се добавят намотки за отклоняване).
В електронни радиални тръби се образуват тесни електронни лъчи, задвижвани от електрически и магнитни полета. Тези пакети се използват в: телевизионни кинекопи, електронни дисплеи, електронни осцилоскопи в измервателната техника.

Това е кратко преразглеждане.

Работата по пълната версия продължава

Лекция20

Ток във вакуум

1. Забележка за вакуума

Няма електрически ток във вакуум, защото В термодинамичен вакуум няма частици.

Въпреки това, най-добре постигнато почти вакуум е

,

тези. Огромен брой частици.

Въпреки това, когато говорят за ток във вакуум, те означават идеалното в термодинамичното чувство за вакуума, т.е. Пълна липса на частици. Над потока на ток съответстват на частици, получени от всеки източник.

2. Изложение

Както е известно, в металите има електронен газ, който държи силата на привличане към кристалната решетка. При нормални условия енергията на електроните не е голяма, така че те се държат в кристала.

Ако приближаването на електронния газ от класическите позиции, т.е. Очевидно е, че подлежи на разпространение на Maxwell-Boltzmann, очевидно е, че има голяма част от частиците, чиито скорости са над средното ниво. Следователно, тези частици имат достатъчно енергия, за да избухват кристала и да образуват електронен облак близо до него.

Повърхността на метала се зарежда положително. Образува се двоен слой, който предотвратява отстраняването на електроните от повърхността. Затова, за да премахнете електрона, трябва да го информирате допълнителна енергия.

Определение: Електронна работа на метален електрон наречена енергията, която е необходима, за да информира електрона, за да го отстрани от повърхността на метала в безкрайност в състоянието с нулаД. К..

За различни метали, работната продукция е различна.

3. Електронна емисия.

При нормални условия електронната енергия е достатъчна и те са свързани вътре в проводника. Има начини да общуват с допълнителни енергийни електрони. Феноменът излъчва електрони с външна експозиция се нарича електронни емисии и е отворен от Edison през 1887 година. В зависимост от метода на комуникация, енергийните разлики 4 вида емисии:

1. Термоелектронни емисии (Tee), метод - топлоснабдяване (отопление).

2. Фото електронна емисия (такса), метод - осветление.

3. Вторична електронна емисия (WEE), метод - бомбардиране от частици.

4. Авто-електронна емисия (AEE), метод - силно електрическо поле.

4. Автомонна електронна емисия

Под действието на силно електрическо поле електроните могат да се счупят от повърхността на метала.

Тази величина на напрежението е достатъчна, за да дръпне електрона.

Този феномен се нарича студени емисии. Ако полето е достатъчно силно, броят на електроните може да стане голям и следователно голям ток. Според закона на джаул - Ленц, голямо количество топлина и въздух могат да бъдат разграничени, за да отидат в Tee.

5. Фото електронна емисия (такса)

Фотосферът е известен като дълго време, вижте "Оптика".

6. Вторични електронни емисии (WEE)

Това явление се използва в умножения на фотоелектронизма (FEU).

При работа се случва лавиноподобно увеличение на броя на електроните. Използва се за регистриране на слаби светлинни сигнали.

7. Вакуум диод.

За да изследвате Tee, се използва устройство, което се нарича вакуум диод. Най-често е конструктивно, той е два коаксиални цилиндри, поставени в стъклена вакуумна колба.

Нагряването на катода се извършва чрез електрически ток пряк или косвено. С директния ток преминава през самия катод, с индиректен - допълнителен проводник се поставя вътре в катода - се поставя топлинна резба. Отоплението се осъществява до достатъчно високи температури, така че катодът се прави комплекс. Основата е огнеупорният материал (волфрам), а покритието е материалът с малка изходна работа (цезий).

Диод се отнася до нелинейни елементи, т.е. Той не се подчинява на ома. Казва се, че диодът е елемент с едностранна проводимост. Повечето от прилепите са описани от закона на Богуславски - Лангмур или законът "3/2"

Когато увеличава температурата на топлината, WAH се променя и токът на насищане нараства. Зависимостта на плътността на потока от насищане от температурата е описана от закона на Ричардсън - DEV

Методите за квантова статистика могат да бъдат получени по тази формулаконст.= Б. Същото за всички метали. Експериментът показва, че константи различен.

8. Едноменлив токоизправител

9. Двуперетка Токоизправител (независимо).

10. Прилагане на лампи.

Към предимствата на лампите

· лесен контрол на електронния поток,

· голяма мощ

· голям парцел почти линеен wah.

· Лампите се използват в мощни усилватели.

Недостатъците включват:

· Ниска ефективност,

· висока консумация на енергия.