Kretanje napunjenih besplatnih čestica dobivenih kao rezultat emisije u vakuumu pod djelovanjem električnog polja
Opis
Za proizvodnju električne struje u vakuu, potrebno je imati besplatne medije. Možete ih dobiti emitiranjem elektrona metalima - elektroničkom emisijom (iz Latin Emissio izdanje).
Kao što je dobro poznato, na običnim temperaturama, elektroni se drže unutar metala, uprkos činjenici da prave toplotnu kretanju. Shodno tome, u blizini površine postoje sile koje djeluju na elektrone i usmjerene unutar metala. To su snage koje proizlaze iz atrakcije između elektrona i pozitivnih iona kristalne rešetke. Kao rezultat toga, pojavljuje se u površinskom sloju metala električno polje, a potencijal u tranziciji iz vanjskog prostora unutar metala povećava se određenom količinom DJ-a. U skladu s tim, potencijalna elektronska energija se smanjuje na e dj.
Distribucija potencijalne energije elektrona u za ograničeni metal prikazan je na slici. jedan.
Dijagram potencijalne energije elektrona u ograničenom metalu
Sl. jedan
Evo, energetski nivo odmorničkog elektrona izvan metala, f je fermijski nivo (energetska vrijednost ispod koje su sve države čestica (Fermions) zauzeti apsolutno nula), EK je najmanja energija elektrona izvodljivosti (dno zona provodljivosti). Distribucija ima oblik potencijalne jame, njegovu dubinu E DJ \u003d W 0 - E C (elektronski afinitet); F \u003d W 0 - F - Rad termoelektronskog izlaza (izlazni rad).
Uvjet za odlazak elektrona iz metala: W i w 0, gdje je w ukupna elektronska energija unutar metala.
Na sobnim temperaturama, ovaj se stanje izvodi samo za beznačajni dio elektrona, to znači da je potrebno koštati određeni rad za povećanje broja ostavljanja metala elektrona, odnosno ih obavijestiti sa dodatnom energijom dovoljnim za prekid Iz metala, posmatrajući elektronske emisije: Kada se metal zagrijava - termoelektronski, kada se zagrijavaju metal - termoelektronski, sa bombardiranjem elektrona ili jona sekundarni, kada su osvijetljeni - fotoamičnost.
Razmislite o termoelektronskim emisijama.
Ako se elektroni emitiraju vrućim metalom ubrzavaju električno polje, onda formiraju struju. Takav elektronska struja Može se dobiti u vakuuu, gdje se sudari s molekulama i atomima ne miješaju u kretanje elektrona.
Da biste promatrali termoelektronsko emisiju, može se poslužiti prazna svjetiljka koja sadrži dvije elektrode: jedna u obliku žice iz vatrostalnog materijala (molibden, volfram, itd.), Unaknut u trenutnu (katodu) i drugu, sakupljanje hladne elektrode Termoelektroni (anoda). Anoda Najčešće pričvršćivanje oblika cilindra, unutar kojih je sjajna katoda.
Razmotrite shemu za promatranje termoelektronske emisije (Sl. 2).
Električni krug za posmatranje termoelektronske emisije
Sl. 2.
Lanac sadrži diodu d, grijana katoda koja je priključena na negativni pol baterije B, a anoda sa svojim pozitivnim polom; MAMEMETER MA, mjerenje strujne čvrstoće kroz diode D, i voltmeter V, mjerenje napona između katode i anode. Sa hladnom katodom ne postoji struja u krugu, jer teško ispušteni plin (vakuum) unutar diode ne sadrži punjene čestice. Ako katoda prebaci dodatni izvor, miliammetar će registrirati trenutni izgled.
Na konstantnoj katodi temperaturi, termoelektronska struja čvrstoća u diodi povećava se s povećanjem potencijalne razlike između anode i katode (vidi Sl. 3).
Volt primere karakteristike diode na različitim katodnim temperaturama
Sl. 3.
Međutim, ova ovisnost se ne izražava zakonom sličnom Zakonu OMA-e, prema kojoj je trenutačna proporcionalna potencijalnom razliku; Ova ovisnost je složenija karaktera, grafički predstavljena na slici 2, na primjer, krivulja 0-1-4 (karakteristika voltamper). Povećanjem pozitivnog potencijala anode, trenutna se povećava u skladu sa krivuljom 0-1, sa daljnjim povećanjem anodnog napona, struja dostiže neku maksimalnu vrijednost u zasićenju diode i gotovo prestaje Zavisi od anodnog napona (odjeljak krivulje 1-4).
Kvalitativno, ova ovisnost struje diode iz napona objašnjava se na sljedeći način. Kada je potencijalna razlika jednaka nuli, snagu struje kroz diodu (s dovoljnom udaljenosti između elektroda) je također nula, jer su elektroni napustili katodu, stvaraju elektronski oblak u blizini, stvarajući električno polje koje usporava Dolje novo odlazak elektroni. Emisija elektrona zaustavljaju: Koliko elektrona napušta metal, isti u njemu se vraća pod djelovanjem suprotnog polja elektronskog oblaka. Povećanjem anodnog napona, koncentracija elektrona u oblaku se smanjuje, efekt kočenja smanjuje se, povećava se anodna struja.
Ovisnost protoka diode I iz napona anode u ima obrazac:
gdje je koeficijent ovisno o obliku i lokaciji elektroda.
Ova jednadžba opisuje krivulju od 0-1-2-3, a naziva se Zakonom o zakonu Boguslavskog - Langmür ili "Zakon 3/2".
Kad potencijal anode postane tako velik da svi elektroni napuštaju katodu za svaku jedinicu vremena padaju na anodu, struja dostiže maksimalnu vrijednost i prestaje ovisiti o naponu anode.
Povećanjem katodne temperature, karakteristika volmper prikazan je sa krivuljama 0-1-2-5, 0-1-2-3-6 itd., Odnosno na različitim temperaturama, vrijednosti zasićenosti Trenutno u, što se brzo povećava sa povećanjem temperature. Istovremeno, anodni napon postavlja se struja zasićenja.
Vakuum - stanje rijetkog plina, u kojem je dužina slobodne kilometraže molekulaλ Više veličina plovila D, u kojem se nalazi plin.
Od određivanja vakuuma slijedi da praktično ne postoji interakcija između molekula, pa se ionizacija molekula ne može dogoditi, stoga se ne može dogoditi besplatni nosači punjenja u vakuuu, stoga - električna energija Nemoguće je;
Da biste stvorili električnu struju u vakuu, morate postaviti izvor besplatnih nadubljenih čestica. Metalne elektrode spojene na trenutni izvor postavljeni su u vakuum. Jedan od njih se zagrijava (naziva se katodom), kao rezultat čija se pojavljuje proces jonizacije, i.e. Elektroni izleti iz tvari, formiraju se pozitivne i negativne ioni. Učinak takvog izvora nabijenih čestica može se temeljiti na fenomenu termoelektronske emisije.
Termoelektronska emisija je proces emitiranja elektrona iz grijane katode. Fenomen termoelektronske emisije dovodi do činjenice da se grijana metalna elektroda neprekidno emitira elektrone. Elektroni čine elektronski oblak oko elektrode. Elektroda se tereti pozitivno, a pod utjecajem električnog polja napunjenog oblaka, elektroni iz oblaka djelomično se vraćaju u elektrodu. U stanju ravnoteže, broj elektrona koji su napustili elektrodu u sekundi jednaki su broju elektrona vraćenih u elektrodu u to vrijeme. Što je veća temperatura metala, veća je gustina elektronskog oblaka. Rad koji bi elektron trebao napraviti da napuste metal, dobio je ime rada izlaza i izlaska.
[I out] \u003d 1 ev
1 EV je energija koju elektron stječe, krećući se u električnom polju između bodova s \u200b\u200brazlikom potencijala u 1 V.
1 ev \u003d 1,6 * 10 -19 j
Razlika između temperatura vrućih i hladnih elektroda, koja se tereti za plovilu, iz kojeg se odbacuje zrak, dovodi do jednostrane provodljivosti električne struje između njih.
Pri povezivanju elektroda na trenutni izvor između njih dolazi do električnog polja. Ako je pozitivan pol trenutka izvora povezan na hladnu elektrodu (anoda) i negativu - s grijanim (katodom), tada se vektor čvrstoće električnog polja usmjerava na grijanu elektrodu. Pod djelovanjem ovog polja, elektroni djelomično ostavljaju elektronički oblak i prelaze na hladnu elektrodu. Električni krug Zatvara se, a električna struja instalirana u njemu. U suprotnoj polarnosti izvora, snaga polja je usmjerena iz grijane elektrode na hladnoću. Električno polje gura Cloud Electrons natrag na grijanu elektrodu. Lanac se isključuje otvoreno.
Uređaj koji ima jednostranu provođenje električne struje naziva se vakuum diodom. Sastoji se od elektroničke lampe (plovila) iz kojeg se zraka lemljeno i u kojim se nalaze elektrode povezane na trenutni izvor. Karakteristike napona vakuumske diode. Potpisati dijelove izolirane diode i zatvoreni ??
Na niskim naponama na anodi, nisu svi elektroni koji katoda ne emitiraju do dosega anode, a električna struja je mala. Na visokim naponama, trenutna dostiže zasićenost, I.E. Maksimalna vrijednost. Za izradu naizmjenične električne struje koristi se vakuumska dioda. Trenutno se vakuum diode praktično ne primjenjuju.
Ako postoji rupa u anodi elektronske lampe, dio elektrona ubrzao električnim poljem odletjet će u ovu rupu, formirajući elektroničku gomilu iza anode. Elektronska greda jeprotok brzog letećeg elektrona u elektronskim svjetiljkama i uređajima za pražnjenje plina.
Svojstva elektronskih greda:
- odstupiti u električnim poljima;
- Odstupanje B. magnetna polja pod djelovanjem Lorentzove snage;
- Prilikom kočenja snopa koji pada na supstancu, nastaje rendgenski raj;
- izaziva sjaj (luminescencija) nekih čvrstih i tečnih tijela;
- Zagrijte supstancu, padaju na to.
Electron Beam Tube (CRT).
Elt koristi fenomen termoelektronske emisije i svojstva elektronskih greda.
U elektronskom e-pištolju, elektroni koji emitiraju grijana katoda prolaze kroz kontrolnu elektrodu i ubrzavaju ih anode. Elektronski pištolj fokusira elektroničku gredu na točku i mijenja svjetlinu sjaja na ekranu. Desecijske horizontalne i vertikalne ploče omogućavaju vam da premjestite elektronički snop na ekranu na bilo koju točku ekrana. Ekran cijevi prekriven je luminoforom, koji počinje blistati tokom bombardiranja s elektronima.
Postoje dvije vrste cevi:
1) sa elektrostatičkom kontrolom elektronskog snopa (odstupanje e-pošte. Gosh je samo električno polje);
2) sa elektromagnetskim upravljanjem (magnetske zavojnice se dodaju).
U elektronskim radijalnim cijevima formiraju se uski električni snopovi koji vođeni električnim i magnetskim poljima. Ovi se paketi koriste u: televizijskim kinenopisom, e-pošti e-pošte, elektronički osciloskopi u mjernom tehniku.
Lekcija broj 40-169. Električna struja u plinovima. Električna struja u vakuumu.
U normalnim uvjetima plin je dielektrični (R. ), I.E. Sastoji se od neutralnih atoma i molekula i ne sadrži besplatne električne struje. Gas dirigent - Ioniziran je gas, ima elektron-jon provodljivost.
Gaza jonizacija - Ovo je propadanje neutralnih atoma ili molekula na pozitivnim ionima i elektronima pod djelovanjem jonizatora (ultraljubičastog, rendgenska i radioaktivnog zračenja; grijanje) i objašnjava se propadanjem atoma i molekulama u velikim sudarima. Ispuštanje plina - Prolazak električne struje kroz plin. Ispuštanje plina primijećeno je u cijevima za pražnjenje plina (lampe) kada su izložene električnom ili magnetnom polju. 
Rekombinacija optuženih čestica
Razočaranje Ispuštanje plina - Ovo je pražnjenje koje postoji samo pod djelovanjem vanjskih jonizera Plin u cijevi ionizirani, na servirane elektrode Napon (u) i u cijevi se događa električna struja (i). Sa povećanjem u povećanja struje struje I Kada se sve optužene čestice formiraju u sekundi postignute tokom ovog vremena elektroda (na neki napon (U *), trenutna dostiže zasićenost (i h). Ako je radnja jonizatora zaustavljena, tada se zaustavlja pražnjenje (i \u003d 0). Nezavisno pražnjenje plina - pražnjenje plina koji ostaje nakon prestanka vanjskog jonizatora zbog jona i elektrona koji proizlaze iz šok jonizacije (\u003d električna ionizacija udara); Javlja se sa povećanjem razlike u potencijalima između elektroda (nastaje elektronička lavina). Sa nekim naponskim vrijednostima (U kvara) Trenutačnu snagu povećava. Jonizer više nije potreban za održavanje pražnjenja. Pojavljuje se ionizacija elektronskog udara. Neupadljivi iscjedak plina može ići na neovisan ispiranje plina kadaU a \u003d u paljenje. Podjela električne gaze - prelazak samostalnog pražnjenja plina u neovisan. Vrste nezavisnog otpuštanja plina:
1. Smajler - kada niski pritisci (do nekoliko mm HG) - promatrano u benzinskim cevima i plinskim laserima. (Svjetiljke dnevna svjetlost)
2. SPARKOV - pod normalnim pritiskom (P. =
P.
bankomat) i visoka napetost električnog polja E (patentni zatvarač - snaga struje do stotine hiljada ampera). 3. Korodon - pod normalnim pritiskom u nehomogenom električnom polju (na ivici, svjetla Svete Elme). 4. ARC - nastaje između pomno pomaknutih elektroda - velike gustoće struje, niski napon između elektroda, (u reflektorima, projekcijskoj filmskoj opremi, zavarivanje, žive lampe)
Plazma - Ovo je četvrto zbirno stanje supstance sa visokim stepenom ionizacije zbog sudara molekula pri velikom brzinu na visokim temperaturama; Nalazi se u prirodi: ionosfera - slabo jonizirana plazma, sunce je potpuno jonizirano plazma; Umjetna plazma - u svjetiljcima za pražnjenje plina. Plazma se događa: 1. - Niska temperatura T 10 5 K. Glavna svojstva plazme: - Visoka električna provodljivost; - Jaka interakcija sa vanjskim električnim i magnetskim poljima. U t \u003d 20 ∙ 10 3 ÷ 30 ∙ 10 3 na bilo koju supstancu - plazmu. 99% tvari u svemiru - plazma.
Električna struja u vakuumu.
). U vakuumu: - Električna struja nije moguća, jer Mogući iznos joniziranih molekula ne može pružiti električnu provodljivost; - Stvaranje električne struje u vakuu može se koristiti ako se koristi izvor napunjenih čestica; - Učinak izvora nabijenih čestica može se temeljiti na fenomenu termoelektronske emisije. Termoelektronska emisija - Fenomen odlaska slobodnih elektrona iz površine grijanih tijela, emisija elektrona sa čvrstim ili tečnim tijelima događa se kada se zagrijavaju na temperature odgovaraju vidljivom sjaju vrućeg metala. Grijana metalna elektroda neprekidno emitira elektrone, formirajući elektronski oblak oko sebe.U ravnotežnom stanju, broj elektrona koji su napustili elektrodu jednaki su broju elektrona vraćenih na njega (jer se elektroda tokom gubitka elektrona pozitivno napuni). Što je veća temperatura metala, veća je gustina elektronskog oblaka. Električna struja u vakuuu moguća je u elektroničkim lampi. Elektronska svjetiljka je uređaj u kojem se koristi fenomen termoelektronske emisije. 
Vakuum dioda.
WAH (volmper karakterističan) vakuum diode.
Na niskim naponama na anodi, nisu svi elektroni koji katoda ne emitiraju do dosega anode, a struja je mala. Na visokim naponama, trenutna dostiže zasićenost, I.E. Maksimalna vrijednost. Vakuum dioda ima jednostrana provodljivost i koristi se za izravu naizmjenične struje.Elektronske grede - Ovo je protok brzo letećih elektrona u elektronskim lampama i uređajima za pražnjenje plina. Svojstva elektronskih greda: - odstupiti u električnim poljima; - odstupiti u magnetskoj poljima pod djelovanjem Lorentzove snage; - Prilikom kočenja snopa koji pada u supstancu, nastaje rendgenski raj; - izaziva sjaj (luminescencija) nekih čvrstih i tečnih tijela (luminofora); - Zagrijte supstancu, padaju na to.
Elektronsko zračenje (CRT)
Svaka struja pojavljuje se samo u prisustvu izvora sa besplatnim nabijenim česticama. To je zbog činjenice da u vakuumu nema tvari, uključujući električne troškove. Stoga se vakuum smatra najboljim. Da bi se to moguće u prolazu električne struje A, potrebno je osigurati da postoje u dovoljnim količinama besplatnih troškova. U ovom ćemo članku pogledati šta je električna struja u vakuumu.
Kao električna struja može se pojaviti u vakuu
Da bi se stvorila puna električna struja u vakuu, potrebno je koristiti tako fizički fenomen kao termoelektronska emisija. Zasnovan je na imanju bilo koje određene tvari za emitiranje slobodnih elektrona prilikom zagrevanja. Takvi se elektroni pojave iz grijanog tijela dobivene naziv termoelektrona, a cijelo tijelo se u potpunosti naziva emiter.
Termoelektronska emisija u osnovi rada vakuumskih uređaja, poznatih kao elektroničke lampe. U najjednostavnijem dizajnu su sadržane dvije elektrode. Jedna od njih katoda je spirala, od kojih je materijal molibden ili volfram. To je on koji je blistao električnim strujom Ohm. Druga elektroda se naziva anodom. Hladno je, izvodeći problem sakupljanja termoelektrona. U pravilu se anod napravi u obliku cilindra, a grijana katoda nalazi se unutar njega.
Primjena i u vakuumu
U prošlom stoljeću elektroničke lampe su igrale vodeću ulogu u elektronici. I, iako su dugo zamijenjeni poluvodičkim uređajima, princip rada ovih uređaja koristi se u elektronskim radijalnim cijevima. Ovaj se princip koristi sa zavarivanjem i topljenjem radova u vakuumu i drugim područjima.
Dakle, jedna od sorti trenutnog A je elektronika za struju teče u vakuu. Kad se katoda utječe, pojavljuje se električno polje između njega i anode. To je to što elektrona daje određeni smjer i brzinu. Na ovom principu, elektronska lampica s dvije elektrode (dioda) radi, koja se široko koristi u radijskom i elektroniku.
Uređaj je moderan predstavlja stakleni ili metalni cilindar, gdje je zrak unaprijed određeni. U ovom cilindru dodaju se dvije katodne i anodne elektrode i anoda. Za pojačavanje tehničke karakteristike Dodatne rešetke su instalirane uz pomoć čija se povećava elektroni.
Električna struja - naručena kretanja električnih troškova. Može se dobiti, na primjer, u dirigentima koji povezuje nabijeno i neispunjeno tijelo. Međutim, ova će se trenuta zaustaviti čim razlika u potencijalima ovih tijela postane nula. Naređeno kretanje optužbi (električna struja) također će postojati u dirigentima koji povezuje tanjure nabijenog kondenzatora. U ovom slučaju, struja je praćena neutraliziranjem optužbi na pločima kondenzatora i nastavlja se dok potencijalna razlika tanjura kondenzatora ne postane nula.
Ovi primjeri pokazuju da električna struja u vodiču događa se samo ako na krajevima dirigenta ima različitih potencijala, tj. Kad ima električno polje.
Ali u razmatranim primjerima, trenutna ne može biti dugačka, jer se u procesu pokretnih naknada, potencijali tijela brzo usklade i električno polje u istraživaču nestaje.
Slijedom toga, potrebno je održavati različite potencijale na krajevima dirigenta. Da biste to učinili, možete prenijeti troškove iz jednog tijela na drugi natrag preko drugog vodiča, formiranjem zatvorenog lanca za to. Međutim, pod djelovanjem snage istog električnog polja, takav prijenos optužbi je nemoguć, jer je potencijal drugog tijela manji od potencijala prvog potencijala. Stoga je prijenos moguć samo ne-električnim porijeklom. Prisutnost takvih snaga pruža trenutni izvor uključen u lanac.
Sile koje se ponašaju u tekućem izvoru prenose se od tijela s manje potencijala za tijelo s velikim potencijalom i čine rad. Stoga mora imati energiju.
Trenutni izvori su galvanski elementi, baterije, generatori itd.
Dakle, glavni uslovi za pojavu električne struje: prisustvo trenutnog izvora i zatvorenog lanca.
Prolazak trenutne u lancu prati se niz lagano osvijetljenih pojava. Na primjer, u nekim tekućinama, struja se primjećuje u elektrode, spušta se u tečnost tokom prolaza. Struja u gasovima često prati gasove itd. Električna struja u gasovima i vakuumu proučavala je izvanredan francuski fizičar i matematičar - Andre Marie Ampere, zahvaljujući kojem sada znamo prirodu takvih pojava.
Kao što znate, vakuum je najbolji izolator, tj. Prostor iz kojeg je zrak lemljen.
Ali možete dobiti električnu struju u vakuumu, za koji je potrebno izvršiti prijevoznike optužbi.
Uzmi plovilo iz kojeg se zrak baca. Dvije metalne ploče su upletene u ovu posudu - dvije elektrode. Jedna od njih A (Anoda) povezuje se s pozitivnim izvorom struje, još jedan k (katoda) - sa negativnim. Napon između dovoljno pričvršćivanja 80 - 100 V.
Uključite osjetljiv miliametar u lancu. Uređaj ne pokazuje struju; To ukazuje da električna struja u vakuumu ne postoji.
Mi mijenjamo iskustvo. Kao katoda spadamo u posudu žice - nit, sa izlaznim sustavima. Ova navoja će i dalje ostati katoda. Uz pomoć drugog izvora struje da se užari. Primjećujemo da se nit užari, uređaj uključen u lanac prikazuje električnu struju u vakuu, a veća, jači navoj se valja. To znači da navoj prilikom grijanja pruža prisustvo nabijenih čestica u vakuu, to je njihov izvor.
Kako se naplaćuju ove čestice? Odgovor na ovo pitanje može dati iskustvo. Pomicanje stupova iz elektroda u posudi - nit će napraviti anodu, a suprotni pol je katoda. I iako se nit primjenjuje i šalje naplaćene čestice u vakuum, nema struje.
Iz ovoga slijedi da se te čestice negativno naplaćuju jer su odbijaju iz elektrode A, kada se negativno naplaćuje.
Koje su ove čestice?
Prema elektroničkoj teoriji, besplatni elektroni u metalu su u haotičnom pokretu. Kada se navode, ovaj pokret se pojačava. Istovremeno, neki elektroni stečeni od strane energije, što je dovoljno za izlaz, letjeti iz niti, formiranjem "elektronskog oblaka" blizu njega. Kada se električno polje formira između teme i anode, elektroni lete do elektrode A, ako je pričvršćen na pozitivan pol baterije i odbiti na nit ako je pričvršćen na negativan stup, to jeste Naknada koja je povezana s elektronima.
Dakle, električna struja u vakuuu je usmjereni protok elektrona.
