Prąd elektryczny w wartości próżniowej. Co to jest prąd elektryczny w próżni

Przed inżynierią radiową zaczął używać urządzeń półprzewodnikowych, wszędzie stosowano lampki elektroniczne.

Koncepcja próżni

Lampa elektroniczna była szklana rurka ze spacerem od obu końców, w jednej stronie, której znajduje się katoda, aw innym anodzie. Z rury gaz został rozdrobniony do takiego stanu, w którym cząsteczki gazu mogły latać z jednej ściany do drugiego i jednocześnie nie napotkane. Taki stan gazu jest nazywany odkurzać. Innymi słowy, próżnia jest silnym gazem.

W takich warunkach przewodność wewnątrz lampy może być dostarczana tylko przez wprowadzenie wewnątrz źródła naładowanych cząstek. W celu wewnątrz lampy naładowane cząstki wykorzystały taką własność organów jako emisji termoelektronicznej.

Emisja termoelektroniczna jest zjawiskiem emisji elektronów przez organ, w ramach działania wysokie temperatury. W bardzo wielu substancjach emisja termoelektroniczna rozpoczyna się w temperaturze, w których odparowanie samej substancji nie może się jeszcze rozpocząć. Kato zostały wykonane z takich substancji w lampach.

Prąd elektryczny w próżni

W rezultacie katoda była następnie ogrzewana, zaczął ciągle emitować elektronów. Te elektrony utworzyły elektroniczną chmurę wokół katody. Gdy źródło zasilania jest podłączone do elektrod, powstało między nimi, pole elektryczne.

W tym samym czasie, jeśli słup źródła dodatniego jest połączone z anodą, a negatywną katodą, następnie wektor wytrzymałości na polu elektryczne będzie skierowane do katody. Pod tą siłą niektóre elektrony wyrywają się z chmury elektronicznej i zaczynają przesuwać się do anody. Tak więc tworzą prąd elektryczny wewnątrz lampy.

Jeśli podłączenie lampy w przeciwnym razie biegun dodatni jest połączony z katodą i negatywną z anodą, siła pola elektryczna będzie kierowana z katody do anody. To pole elektryczne odepchnie elektrony z powrotem do katody, a nie będzie przewodności. Łańcuch pozostanie otwarty. Ta właściwość ma nazwę przewodnictwo jednostronne.

Dioda próżniowa

Wcześniej jednostronna przewodność była szeroko stosowana urządzenia elektryczne Z dwoma elektrodami. Takie urządzenia zostały wywołane diody próżniowe.. Wykonywali w pewnym momencie roli, jaką przeprowadzane są diody półprzewodnikowe.

Najczęściej używany do wyprostowania prądu elektrycznego. W tej chwili diody próżniowe nie używają niemal nigdzie. Zamiast tego wszystkie progresywne ludzkość wykorzystuje diody półprzewodnikowe.

W tej lekcji nadal badamy przepływ prądów w różnych środowiskach, w szczególności pod próżnią. Będziemy spojrzeć na powstanie bezpłatnych opłat, rozważmy podstawowe urządzenia techniczne pracujące nad zasadami prądu: dioda i rurkę belki elektronowej. Wskazamy również podstawowe właściwości belek elektronów.

Wynik eksperymentu wyjaśniono w następujący sposób: W wyniku ogrzewania, metal z struktury atomowej zaczyna emitować elektrony, przez analogię emisji cząsteczek wody podczas odparowania. Podgrzany metal otacza chmurę elektroniczną. Taki zjawisko nazywa się emisją termoelektroniczną.

Figa. 2. Schemat EDISON Experience

Nieruchomość belki elektronów.

Technika jest bardzo ważna, aby użyć tak zwanych belek elektronów.

Definicja.Wiązka elektroniczna - przepływ elektronów, których długość jest znacznie więcej niż jej szerokość. Uzyskaj to dość proste. Wystarczy wziąć rurkę próżniową, przy której prąd przechodzi, i do zrobienia w anodzie, do której przetaktowane elektrony, otwór (tak zwany pistolet elektronowy) (rys. 3).

Figa. 3. Pistolet elektroniczny

Wiązki elektroniczne mają wiele kluczowych właściwości:

W wyniku obecności dużej energii kinetycznej mają wpływ termiczny na materiał, w którym są rozbijane. Ta właściwość jest stosowana w spawaniu elektronicznym. W przypadkach potrzebny jest spawanie elektroniczne w przypadkach, w których ważne jest zachowanie czystości materiałów, na przykład podczas spawania półprzewodników.

Kiedy kolizja z metalami, wiązki elektroniczne, spowolnienie, emitują promieniowanie rentgenowskie stosowane w medycynie i techniki (rys. 4).

Figa. 4. Snapshot wykonany z promieniowaniem rentgenowskim ()

Jeśli belka elektronowa zostanie trafiona na niektóre substancje zwane fosforami, jest blask, który umożliwia tworzenie ekranów, które pomagają śledzić ruch wiązki, oczywiście, niewidoczny do gołym oka.
Możliwość kontrolowania ruchu belek za pomocą pól elektrycznych i magnetycznych.

Należy zauważyć, że temperatura, w której można osiągnąć emisję termoelektroniczną, nie może przekroczyć temperatury, w której struktura metalowa jest zniszczona.

Początkowo Edison wykorzystał następującą konstrukcję do wytwarzania prądu pod próżnią. Dyrygent zawarty w łańcuchu umieszczono w rurze próżniowej po jednej stronie, a z drugiej strony, pozytywnie naładowana elektroda (patrz rys. 5):

Figa. pięć

W wyniku przejścia prądu na przewodniku zaczyna się nagrzewać, emisyjne elektrony przyciągające do elektrody dodatniej. W końcu pojawia się kierunkowy ruch elektronów, który w rzeczywistości jest porażeniem prądem. Jednak liczba emitowana w ten sposób emitowana elektrony jest zbyt mała, co daje zbyt mały prąd dla każdego zastosowania. Dzięki temu problemowi możesz poradzić sobie z dodaniem kolejnej elektrody. Taka elektroda ujemnego potencjału nazywana jest pośrednią elektrodą żarową. Wraz z jego użyciem liczba ruchomych elektronów zmienia się czasami (rys. 6).

Figa. 6. Korzystanie z pośredniej elektrody żarowej

Warto zauważyć, że przewodność prądu w próżni jest taka sama jak metale - elektroniczne. Chociaż mechanizm wyglądu tych wolnych elektronów jest zupełnie inny.

W oparciu o zjawisko emisji termoelektronicznej utworzono urządzenie zwane diodą próżniową (rys. 7).

Figa. 7. Oznaczenie diody próżniowej na obwodzie elektrycznym

Dioda próżniowa

Rozważmy więcej diody próżniowej. Istnieją dwa rodzaje diod: dioda z żarową nicią i anodą oraz diodę z żarnikiem żarówki, anody i katody. Pierwsza nazywana jest bezpośrednim diodą cieplną, drugi - pośredni gaz. Technika wykorzystuje jednak zarówno pierwszego, jak i drugiego typu, jednak bezpośrednia dioda ciepła ma taką wadę, że po podgrzewaniu odporności zmienia się, co pociąga za sobą zmianę bieżącej przez diodę. A ponieważ dla niektórych operacji przy użyciu diod potrzebne jest całkowicie niezmieniony prąd, jest bardziej celowy, aby użyć drugiego rodzaju diod.

W obu przypadkach gwałtowna temperatura gwintu dla skutecznych emisji powinna być równa .

Diody są używane do wyprostowania zmiennych bieżących. Jeśli dioda jest używana do konwersji prądów przemysłowych, nazywa się to Kenotron.

Elektroda znajdująca się w pobliżu emitowanych elektronów elementu nazywana jest katodą (), inną - anodą (). Gdy napięcie jest prawidłowo podłączone, prąd rośnie. Podczas podłączania prądu prąd nie zostanie całkowicie uruchomiony (rys. 8). Te diody próżniowe są korzystne z półprzewodnikowego, w którym gdy prąd jest odwrócony, choć minimalny, ale jest. Ze względu na tę właściwość diody próżniowe są używane do wyprostowania zmiennych bieżących.

Figa. 8. Charakterystyka Voltamper diody próżniowej

Innym urządzeniem utworzonym na podstawie procesów przepływów prądowych pod próżnią jest trójbiernik elektryczny (rys. 9). Jego konstrukcja różni się od obecności diody trzeciej elektrody, zwanej siatką. W sprawie zasad prądu pod próżnią, takie urządzenie jest również oparte na belki elektronowej, która stanowi główną część instrumentów, takich jak oscyloskop i telewizory lampowe.

Figa. 9. Schemat triodów próżniowych

Kineskop

Jak wspomniano powyżej, na podstawie właściwości proliferacji pod próżnią, w takim ważnym urządzeniu, co zbudowano rurkę belki elektronowej. W sercu swojej pracy wykorzystuje właściwości belek elektronów. Rozważ strukturę tego urządzenia. Rurka belki elektronowej składa się z kolby próżniowej o przedłużeniu, pistoletu elektronowego, dwóch katodów i dwóch wzajemnie prostopadłych pary elektrod (rys. 10).

Figa. 10. Struktura rury belki elektronowej

Zasada działania jest następująca: elektrony przytłoczone z powodu emisji termoelektronicznej z pistoletów ze względu na pozytywny potencjał anod. Następnie karmąc pożądane napięcie do par elektrod, możemy odchylić wiązkę elektroniczną, jak chcemy, poziomo i pionowo. Następnie wiązka kierunkowa spada na ekran Luminophore, który pozwala nam zobaczyć obraz ścieżki wiązki na nim.

Rurka wiązki elektronowej jest stosowana w urządzeniu zwanym oscyloskopem (rys. 11), przeznaczona do badania sygnałów elektrycznych, aw telewizorach kinescopowych tylko wyjątek, że belek elektronów są sterowane przez pola magnetyczne.

Figa. 11. Oscyloskop ()

W następnej lekcji przeanalizujemy przejście prądu elektrycznego w cieczach.

Lista referencji.

Tikhomirova S.a., Yavorsky B.M. Fizyka (poziom podstawowy) - m.: Mnemozina, 2012.
GentenDestein L.e., Dick Yu.i. Klasa fizyki 10. - M.: Ilex, 2005.
Myakyshev G.ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.a. Fizyka. Elektrodynamika. - M.: 2010.

Physics.kgsu.ru ().
Cathedral.Narod.ru ().

Zadanie domowe

Jaka jest emisja elektroniczna?
Jakie są sposoby kontrolowania belek elektronów?
W jaki sposób przewodność półprzewodnika zależy od temperatury?
Jaka jest elektroda gazu pośredniego?
* Jaka jest główna nieruchomość diody próżniowej? Czym jest z powodu?

Próżnia - stan rzadkiego gazu, w którym długość swobodnego przebiegu cząsteczekλ Więcej rozmiarów naczyń D, w którym znajduje się gaz.

Od określania próżni wynika, że \u200b\u200bistnieje praktycznie żadna interakcja między cząsteczkami, dlatego jonizacja cząsteczek nie może się zdarzyć, dlatego nie można uzyskać wolnych przewoźników opłat pod próżnią, dlatego prąd elektryczny jest w nim niemożliwy;
Aby utworzyć prąd elektryczny pod próżnią, musisz umieścić źródło darmowych cząstek naładowanych. Elektrody metalowe podłączone do źródła prądu są umieszczone w próżni. Jeden z nich jest ogrzewany (nazywany jest katodą), w wyniku którego występuje proces jonizacji, tj. Elektrony wylatują z substancji, tworzą się dodatnie i ujemne jony. Efekt takiego źródła naładowanych cząstek może opierać się na zjawisku emisji termoelektronicznej.

Emisja termoelektroniczna jest procesem emitowania elektronów z ogrzewanej katody. Zjawisko emisji termoelektronicznej prowadzi do faktu, że ogrzewana metalowa elektroda ciągle emituje elektrony. Elektrony tworzą chmurę elektroniczną wokół elektrody. Elektroda jest pobierana pozytywnie, a pod wpływem pola elektrycznego ładowanej chmury elektrony z chmury są częściowo zwracane do elektrody. W stanie równowagi liczba elektronów, które pozostawiły elektrodę na sekundę, jest równy liczbie elektronów wracanych do elektrody w tym czasie. Im wyższa temperatura metalu, tym wyższa gęstość chmury elektronicznej. Praca, którą elektron powinien opuścić metal, otrzymał nazwę działania wyjścia i wyjścia.

[I OUT] \u003d 1 EV

1 EV jest energią, że elektron nabywa, poruszając się w polu elektrycznym między punktami z różnicą potencjałów w 1 V.

1 ev \u003d 1,6 * 10 -19 j

Różnica między temperaturami elektrodami gorącymi i zimnymi, naliczanymi do naczynia, z którego porzuca się powietrze, prowadzi do jednostronnej przewodności prądu elektrycznego między nimi.

Podłączając elektrody do bieżącego źródła między nimi występuje pole elektryczne. Jeśli pozytywny biegun bieżącego źródła jest podłączony do zimnej elektrody (anody), a ujemny - z podgrzewaną (katodą), wówczas wektor wytrzymałości pola elektrycznego jest kierowany do ogrzewanej elektrody. W ramach działania tego pola elektrony częściowo opuszczają chmurę elektroniczną i przesuń się do zimnej elektrody. Obwód elektryczny zamyka się, a prąd elektryczny jest w nim zainstalowany. W przeciwnym polaryzacji źródła siłę polową skierowana jest z podgrzewanej elektrody na zimno. Pole elektryczne naciska elektronów chmur z powrotem do podgrzewanej elektrody. Łańcuch otwiera się.

Urządzenie, które ma jednostronne przewodzenie prądu elektrycznego, nazywany jest diodą próżniową. Składa się z lampy elektronicznej (naczynia), z którego powietrze jest lutowane, w którym znajdują się elektrody podłączone do bieżącego źródła. Właściwości Voltampear diody próżniowej. Podpisz części pojemnej przepustowości diody i zamknięte? Podczas niskich naprężeń na anodzie, nie wszystkie elektrony emitowane przez katoda osiąga anodę, a prąd elektryczny jest mały. W wysokich naprężeniach bieżący osiągnie nasycenie, tj. Maksymalna wartość. Dioda próżniowa służy do wyprostowania przemiennego prądu elektrycznego. Obecnie diody próżniowe są praktycznie nie stosowane.

Jeśli w anodzie lampy elektronowej znajduje się otwór, część elektronów przyspieszonych przez pole elektryczne będzie latać do tego otworu, tworząc elektroniczną wiązkę za anodą. Wiązka elektroniczna jestprzepływ szybkich elektronów w elektronicznych lampach i urządzeniach wyładowczych.

Właściwości belki elektronicznej:
- odbiegają w polach elektrycznych;
- odbiegają w polach magnetycznych pod działaniem siły Lorentzy;
- Podczas hamowania wiązka spadająca na substancję, pojawia się rentgencję;
- powoduje blask (luminescencja) niektórych organów stałych i płynnych;
- Podgrzej substancję, upadając na niego.

Rura wiązki elektronowej (CRT).
ELT wykorzystuje zjawisko emisji termoelektronicznej i właściwości belek elektronów.

W elektronu E-pistolecie elektrony emitowane przez podgrzewaną katodę przechodzą przez elektrodę sterującą i są przyspieszane przez anody. Pistolet elektroniczny skupia się wiązką elektroniczną do punktu i zmienia jasność blasku na ekranie. Dełny poziome i pionowe płytki umożliwiają przesuwanie elektronicznego pakietu na ekranie do dowolnego punktu ekranu. Ekran rury jest pokryty Luminoforem, który zaczyna świecić podczas bombardowania z elektronami.

Istnieją dwa rodzaje rur:
1) z elektrostatyczną kontrolą wiązki elektronowej (odchylenie wiadomości e-mail. Bunch jest tylko polem elektrycznym);
2) Za pomocą sterowania elektromagnetycznego (dodawane są magnetyczne cewki odchylające).
W probówkach elektronowo-promieniowych powstaje wąskie belki elektronowe napędzane przez pola elektryczne i magnetyczne. Te pakiety są używane w: Kineskopy telewizyjne, wyświetlacze e-mail, oscyloskopy elektroniczne w technice pomiarowej.

To krótki przywracanie.

Praca nad pełną wersją trwa

Wykład20

Prąd w próżni

1. Uwaga o próżni

Nie ma prądu elektrycznego w próżni, ponieważ Nie ma cząstek w próżni termodynamicznej.

Jednak najlepiej osiągnięto prawie próżnię

te. Ogromna liczba cząstek.

Niemniej jednak, kiedy mówią o prasie pod próżnią, oznaczają ideę w termodynamicznym poczuciu próżni, tj. Pełna nieobecność cząstek. Przez przepływ prądu odpowiada cząstki uzyskane z dowolnego źródła.

2. Wyjście

Jak wiadomo, w metale znajduje się gaz elektroniczny, który prowadzi siłę przyciągania do kryształowej kraty. W normalnych warunkach energia elektronów nie jest duża, więc są trzymane wewnątrz kryształu.

Jeśli zbliża się do gazu elektronicznego z klasycznych pozycji, tj. Jest oczywiste, że podlega dystrybucji Maxwell-Boltzmann, jest oczywiste, że istnieje duża część cząstek, których prędkość są powyżej średniej. W związku z tym cząstki te mają wystarczającą energię do wyrwania kryształu i tworzą elektroniczną chmurę w pobliżu.

Powierzchnia metalu jest pobierana pozytywnie. Utworzona jest podwójna warstwa, która zapobiega usuwaniu elektronów z powierzchni. Dlatego, aby usunąć elektron, musisz poinformować go o dodatkowej energii.

Definicja: Obsługa elektronów elektronów Nazywany energią, która jest konieczna do poinformowania elektronu, aby usunąć go z powierzchni metalu w nieskończoności w stanie z zeroMI. K..

Dla różnych metali produkcja pracy jest inna.

Metal	Wyjście, EV.



	1,81

3. Elektroniczna emisja.

W normalnych warunkach energia elektronowa wystarcza i są one połączone wewnątrz przewodnika. Istnieją sposoby komunikowania się z dodatkowymi elektronami energetycznymi. Zjawisko elektronów emitujących z zewnętrzną ekspozycją nazywany jest emisją elektroniczną i został otwarty przez Edison w 1887 roku. W zależności od sposobu komunikacji różnice energetyczne 4 rodzaje emisji:

1. Emisja termoelektroniczna (Tee), metoda - dostawa ciepła (ogrzewanie).

2. Zdjęcie Elektroniczna emisja (opłata), metoda - oświetlenie.

3. Wtórna emisja elektroniczna (WEE), metoda - bombardowanie przez cząstki.

4. Emisja auto-elektronów (AEE), metoda - silne pole elektryczne.

4. Emisja automatyczna elektroniczna

Pod działaniem silnego pola elektrycznego elektrony mogą pęknąć z powierzchni metalu.

Ta wielkość napięcia wystarczy, aby pociągnąć elektron.

Zjawisko to nazywa się zimnymi emisjami. Jeśli pole jest wystarczająco silne, liczba elektronów może stać się duża, aw konsekwencji duża prąd. Zgodnie z prawem Joule - Lenz, duża ilość ciepła i powietrza można wyróżnić, aby przejść do tee.

5. Elektroniczna emisja zdjęć (opłata)

Efekt fotograficzny jest znany przez długi czas, patrz "Optyka".

6. Wtórna emisja elektroniczna (WEE)

Zjawisko to jest używane w mnożenia fotoelektronów (FEU).

Podczas pracy występuje lawinowy wzrost liczby elektronów. Służy do rejestrowania słabych sygnałów świetlnych.

7. Dioda próżniowa.

Aby zbadać tee, używane jest urządzenie, które nazywa się diodą próżniową. Najczęściej jest konstruktywnie, jest to dwa cylindry koncentryczne umieszczone w szklanej kolbie próżniowej.

Ogrzewanie katody prowadzi się przez prąd elektryczny bezpośredni lub pośrednio. Dzięki bezpośredniemu prądom przechodzi przez samą katodę, z pośrednim - dodatkowy przewodnik umieszcza wewnątrz katody - umieszcza się gwint ciepła. Ogrzewanie wystąpi do wystarczająco wysokich temperatur, więc katoda jest złożona. Podstawa jest materiałem ogniotrwałym (wolframem), a powłoka jest materiałem o małej pracy wyjściowej (cezu).

Dioda odnosi się do elementów nieliniowych, tj. Nie jest posłuszny Ohm. Mówi się, że dioda jest elementem z jednostronną przewodnością. Większość nietoperzy jest opisana przez prawo Boguslavsky - Langmur lub prawo "3/2"

Przy zwiększeniu temperatury ciepła, wah przesuwa się, a prąd nasycenia rośnie. Zależność gęstości przepływu nasycenia z temperatury jest opisana przez prawo Richardson - Devn