Gibanje napolnjenih prostih delcev, pridobljenih kot posledica emisij v vakuumu pod delovanjem električnega polja
Opis
Za proizvodnjo električnega toka v vakuumu, je treba imeti brezplačne medije. Lahko jih dobite z oddajanjem elektronov s kovinami - elektronska emisija (iz latinskega EMISSIO).
Kot je dobro znano, na navadnih temperaturah, elektroni so v notranjosti kovine, kljub dejstvu, da naredijo toplotno gibanje. Posledično ob površju obstajajo sile, ki delujejo na elektrone in usmerjene v kovino. To so sile, ki izhajajo iz privlačnosti med elektroni in pozitivnimi ioni kristalne mreže. Posledica tega je, da se pojavi površinski sloj kovin električno poljein potencial v prehodu iz zunanjega prostora v kovino se poveča za določeno količino DJ. V skladu s tem se potencialna elektronska energija zmanjšuje na E DJ.
Porazdelitev potencialne energije elektrona U za omejeno kovino je prikazana na sl. Ena.
Diagram potencialne energije elektrona U v omejenem kovine
Sl. eno
TUKAJ, W0 je energetska raven počivalnega elektrona zunaj kovine, F je raven Fermi (energijska vrednost, pod katero je vse države sistema delcev (Fermics) zasedena z absolutno ničlo), EC je najmanjša energija prevodnosti elektronov (dno prevodnega območja). Porazdelitev ima obliko potencialne jame, njegove globine E DJ \u003d W 0 - E C (Elektronska afiniteta); F \u003d W 0 - F - Termoelektronska izhodna obdelava (izhodno delovanje).
Stanje za odhod elektrona iz kovine: w і 0, kjer je w celotna elektronska energija znotraj kovine.
Pri sobnih temperaturah se ta pogoj izvede samo za nepomemben del elektronov, to pomeni, da je treba navesti določeno operacijo, da bi povečali število zapustitev kovine elektronov, to je, da jih obvestite z dodatno energijo, ki zadostuje za prekinitev Iz kovine, opazovanje elektronskih emisij: ko se kovina segreje - termoelektronska, pri segrevanju kovine - termoelektronski, z bombardiranjem elektronov ali ionov, ko je osvetljena - fotoamizem.
Razmislite o termoelektronskih emisijah.
Če elektroni, ki jih oddajajo vročo kovino, pospeši električno polje, nato pa tvorijo tok. Tak elektronski tok Lahko ga dobite v vakuumu, kjer trki z molekulami in atomi ne vplivajo na gibanje elektronov.
Če želite upoštevati termoelektronsko emisijo, lahko postrežemo prazno svetilko, ki vsebuje dve elektrodama: ena v obliki žice iz ognjevzdržnega materiala (molibdena, volframa, itd), instandide na tok (katodo) in drugo, hladno elektrodo zbiranje Termoelektroni (anoda). Anoda najpogosteje pritrjena oblika valja, znotraj katerega je žareča katoda.
Razmislite o shemi za opazovanje termoelektronske emisije (sl. 2).
Električni krog za opazovanje termoelektronske emisije
Sl. 2. \\ T
Veriga vsebuje diodo D, katere ogrevana katoda je priključena na negativni pol baterije B, in anodo s svojim pozitivnim polu; Molameter MA, merjenje toka trdnost skozi diodo D, in voltmeter V, merjenje napetosti med katodo in anodo. S hladno katodo, ni toka v vezju, saj močno izpuščeni plin (vakuum) znotraj diode ne vsebuje nabitih delcev. Če se katoda prevrne z dodatnim virom, bo Milliammeter registriral trenutni videz.
Pri stalnem katodni temperaturi se termoelektronska točna trdnost v diodi poveča s povečanjem potencialne razlike med anodo in katodo (glej sliko 3).
Značilnosti volkanja diode pri različnih temperaturah katode
Sl. 3.
Vendar pa ta odvisnost ni izražena z zakonom, podoben zakonodaji OMA, v skladu s katerim je tok sorazmeren s potencialno razliko; Ta odvisnost je bolj zapletena v značaju, grafično zastopana na sliki 2, na primer krivuljo 0-1-4 (lastnost volumper). S povečanjem pozitivnega potenciala anode se trenutna poveča v skladu z krivuljo 0-1, z nadaljnjim povečanjem anodne napetosti, tok doseže nekaj največje vrednosti v, imenovan tok za nasičenost diode in skoraj preneha Za odvisnost od anodne napetosti (odsek krivulje 1-4).
Kvalitativno je ta odvisnost toka diode iz napetosti pojasnjena na naslednji način. Kadar je potencialna razlika enaka nič, je moč toka skozi diodo (z zadostno razdaljo med elektrodami) je tudi nič, saj elektroni, ki so pustili katodo, tvorijo elektronski oblak blizu njega, ki ustvarja električno polje, ki upočasni na novo odhod elektronov. Emisije elektronov se ustavijo: koliko elektronov zapusti kovino, enako v njem se vrne pod delovanjem nasprotnega polja elektronskega oblaka. S povečanjem anodne napetosti se koncentracija elektronov v oblaku zmanjša, se zavorni učinek zmanjšuje, se anodni tok povečuje.
Odvisnost pretoka diode I iz anodne napetosti U ima obrazec:
kjer je a koeficient, odvisno od oblike in lokacije elektrod.
Ta enačba opisuje krivuljo 0-1-2-3, in se imenuje zakon o zakonodaji Boguslavsky - Langmür ali "Zakon 3/2".
Ko potencial anode postane tako velik, da vsi elektroni, ki za vsako enoto, ki za vsako enoto časa pade na anodo, tok doseže največjo vrednost in preneha, odvisno od anodne napetosti.
Z naraščanjem temperature katode je karakteristika napetosti upodabljana z krivuljami 0-1-2-5, 0-1-2-3-6, itd, to je pri različnih temperaturah, vrednosti nasičenosti Tok v, ki se hitro povečajo s povečanjem temperature. Hkrati, anodno napetost, na kateri je nastavljen nasičenost tok.
Vakuum - stanje redkega plina, v katerem je dolžina proste kilometrine molekulλ več velikosti plovil D, v kateri se nahaja plin.
Iz določitve vakuuma izhaja, da praktično ni interakcije med molekulami, zato se ionizacija molekul ne more zgoditi, zato ni mogoče pridobiti brezplačnih prevoznikov v vakuumu. elektrika To je nemogoče;
Če želite ustvariti električni tok v vakuumu, morate dati vir brezplačnih napolnjenih delcev. Kovinske elektrode, priključene na trenutni vir, so nameščene v vakuumu. Eden od njih se ogreva (imenuje se katoda), zaradi katere se pojavi ionizacijski proces, tj. Elektroni letijo iz snovi, pozitivni in negativni ioni so oblikovani. Učinek takega vira napolnjenih delcev lahko temelji na pojavu termoelektronske emisije.
Termoelektronska emisija je proces oddajanja elektronov iz ogreto katodni. Termoelektronski emisijski fenomen vodi do dejstva, da segreta kovinska elektroda nenehno oddaja elektrone. Elektroni tvorijo elektronski oblak okoli elektrode. Elektroda se napolnjuje pozitivno, pod vplivom električnega polja napolnjenega oblaka, elektroni iz oblaka delno vrnjeni na elektrodo. V ravnotežnem stanju, število elektrode, ki so zapustile elektrodo na sekundo, je enako število elektronov, ki se vrnejo v elektrodo v tem času. Višja je temperatura kovine, višja je gostota elektronskega oblaka. Delo, ki ga mora Electron narediti, da zapusti kovino, je dobil ime delovanja izhoda in ven.
[In Out] \u003d 1 eV
1 EV je energija, ki jo elektron pridobi, se giblje v električnem polju med točkami z razliko potenciali v 1 V.
1 ev \u003d 1,6 * 10 -19 j
Razlika med temperaturami vročih in hladnih elektrod, napolnjenih na plovilo, iz katerega je zrak dampinški, vodi do enostranske prevodnosti električnega toka med njimi.
Pri priključitvi elektrod na trenutni vir med njimi se pojavi električno polje. Če je pozitivni pol trenutnega vira priključen na hladno elektrodo (anoda), in negativno - z ogrevano (katodo), potem je električni poljski vektor je usmerjen v ogrevano elektrodo. Pod delovanjem tega polja, elektroni delno zapusti elektronski oblak in se premaknejo v hladno elektrodo. Električno vezje Zapre se in električni tok je nameščen v njem. V nasprotni polarnosti vira je poljska moč usmerjena iz ogrevane elektrode na mraz. Električno polje potisne oblake elektrone nazaj na ogrevano elektrodo. Veriga se izkaže za odprto.
Naprava, ki ima enostransko prevodnost električnega toka, se imenuje vakuumska dioda. Sestavljen je iz elektronske svetilke (plovila), iz katerega se zrak spajka in v katerih se nahajajo elektrode, priključene na trenutni vir. Značilnosti vakuumske diode. Podpišite dele bathed diode pretovora in zaprto?
Pri nizkih napetostih na anodi, ne vsi elektroni, ki jih oddaja katoda, doseže anodo, električni tok pa je majhen. Na visokih napetostih sedanja doseže nasičenost, tj. Največja vrednost. Za poravnavo izmeničnega električnega toka se uporablja vakuumska dioda. Trenutno se vakuumske diode praktično ne uporabljajo.
Če je v anopi elektronske luči luknja, bo del elektronov, ki ga pospešuje električno polje, letijo v to luknjo, ki tvori elektronski skupini za anodo. Elektronski žarek jepretok hitrih elektronov letenja v elektronskih svetilkah in napravah za izpust plina.
Lastnosti elektronskih nosilcev:
- odstopajo v električnih poljih;
- odstopanje B. magnetna polja pod delovanjem moči Lorentza;
- pri zaviranju žarka, ki pade na snov, se pojavi rentgenka;
- povzroča sijaj (luminiscenca) nekaterih trdnih in tekočih teles;
- segrejte snov, ki pada na to.
Electron Beam Tube (CRT).
ELT uporablja fenomen termoelektronske emisije in lastnosti elektronskih nosilcev.
V elektronski e-pištoli, elektroni, ki jih oddajajo ogrevana katodna prehod skozi krmilno elektrodo in so pospešene z anode. Elektronska pištola usmerja elektronski žarek na točko in spremeni svetlost sijaja na zaslonu. Zaznavanje vodoravnih in navpičnih plošč vam omogočajo, da elektronski paket premaknete na zaslon na katero koli točko zaslona. Zaslon cevi je prekrit z luminoforjem, ki se začne goreče med bombardiranjem z elektroni.
Obstajata dve vrsti cevi:
1) z elektrostatičnim nadzorom elektronskega žarka (odstopanje e-pošte. Bunch je samo električno polje);
2) z elektromagnetnim krmiljenjem (dodamo magnetne defleksijske tuljave).
V elektronskih cevi se oblikujejo ozki elektronski nosilci, ki jih poganja električna in magnetna polja. Ti svežnji se uporabljajo v: Televizijski kines, e-poštne zaslone, elektronske osciloskope v merilni tehniki.
Številka lekcije 40-169. Električni tok v plinih. Električni tok v vakuumu.
V normalnih pogojih je plin dielektrični (R. ), t.e. Sestavljen je iz nevtralnih atomov in molekul in ne vsebuje brezplačnih nosilcev električnih tokov. Plinski prevodnik - Ionizirani plin ima elektronsko-ionsko prevodnost.
Gaza ionizacija - To je razpadanje nevtralnih atomov ali molekul na pozitivnih ionih in elektronih pod delovanjem ionizatorja (ultravijolične, rentgenske in radioaktivne sevanja; ogrevanje) in je pojasnjeno z razpadanjem atomov in molekul v visokih hitrostih trčenja. Plinski praznjenje - Prehod električnega toka skozi plin. Izpraznitev plina opazimo v plinske cevi (svetilke), kadar so izpostavljeni električnemu ali magnetnemu polju. 
Rekombinacija napolnjenih delcev
Razočaranje plina praznjenje - To je izpust, ki obstaja le pod delovanjem zunanjih ionizatorjev Plin v cevi ionizirana, do elektrode Napetost (U) in v cevi se pojavi električni tok (I). S povečanjem u poveča tok trenutnega I Ko so vsi napolnjeni delci, ki so nastali v sekundi, doseženi v tem času elektrod (pri nekaterih napetosti (U *), trenutni doseže nasičenost (I H). Če je dejanje ionizatorja ustavljeno, se izpust preneha (I \u003d 0). Neodvisni izpust plina - izpust plina, ki ostane po prenehanju zunanjega ionizatorja zaradi ionov in elektronov, ki izhajajo iz šoka ionizacije (\u003d električna ionizacija); Pojavi se s povečanjem razlike v potencialih med elektrodami (nastane elektronska plaz). Z določeno vrednostjo napetosti (Uralka povečanje. Ionizator ni več potreben za vzdrževanje praznjenja. Se pojavi ionizacija Electrona Strike. Nevidna izpust plina lahko gre na neodvisen izpust plina, koU a \u003d u vžig. Električni razpad pogleda - prehod neodvisnega iztoka plina v neodvisno. Vrste neodvisnega iztoka plina:
1. Tlačenje - Kdaj nizki tlaki (do več mm Hg) - opaženo v plinske cevi in \u200b\u200bplinske laserje. (Svetilke dnevna svetloba)
2. Sparkov - pod običajnim pritiskom (Str. =
Str.
atm.) in visoko napetost električnega polja E (zadrga - moč toka do več sto tisoč amper). 3. CRORODON - pod normalnim tlakom v nehomogenem električnem polju (na robu, luči svete elme). 4. Arc - nastane med tesno premaknjeni elektrode - velika gostota toka, nizko napetost med elektrodami, (v reflektorjih, plinsko opremo, varjenje, živosrebrne svetilke)
Plazma - To je četrto agregatno stanje snovi z visoko stopnjo ionizacije zaradi trčenja molekul pri visoki hitrosti pri visokih temperaturah; Najdemo v naravi: ionosfera - šibko ionizirana plazma, sonce je popolnoma ionizirana plazma; Umetna plazma - v svetilkih iz plina. Plazma se zgodi: 1. - Nizko temperaturo T 10 5 K. Glavne lastnosti plazme: - visoka električna prevodnost; - Močna interakcija z zunanjimi električnimi in magnetnimi polji. Pri t \u003d 20 ∙ 10 3 ÷ 30 ∙ 10 3 do katere koli snovi - plazma. 99% snovi v vesolju - plazma.
Električni tok v vakuumu.
). V vakuumu: - električni tok ni mogoč, ker Možna količina ioniziranih molekul ne more zagotoviti električne prevodnosti; - Ustvarjanje električnega toka v vakuumu se lahko uporablja, če uporabljate vir napolnjenih delcev; - Učinek vira napolnjenih delcev lahko temelji na pojav termoelektronske emisije. Termoelektronska emisija - pojav odhoda prostih elektronov s površine ogrevanih teles, emisije elektronov s trdnimi ali tekočimi telesi se pojavi, ko se segrejejo na temperature, ki ustrezajo vidnim sijajem vroče kovine. Ogrevana kovinska elektroda nenehno oddaja elektrone, ki tvorijo elektronski oblak okoli sebe.V ravnotežnem stanju je število elektronov, ki so zapustili elektrodo, enako številu elektronov, ki se jim vrnejo (ker se elektroda med izgubo elektronov napolnjuje pozitivno). Višja je temperatura kovine, višja je gostota elektronskega oblaka. Električni tok v vakuumu je možen v elektronskih svetilkah. Elektronska svetilka je naprava, v kateri se uporablja fenomen termoelektronske emisije. 
Vakuumska dioda.
Wah (lastnost volumna) vakuumske diode.
Pri nizkih napetostih na anodi, ne vsi elektroni, ki jih oddaja katoda, doseže anodo in je tok majhen. Na visokih napetostih sedanja doseže nasičenost, tj. Največja vrednost. Vakuumska dioda ima enostransko prevodnost in se uporablja za poravnavo izmeničnega toka.Elektronski žarki - To je tok hitrih elektronskih elektronov v elektronskih svetilkah in napravah izpusta na plin. Lastnosti elektronskih nosilcev: - odstopajo v električnih poljih; - odstopajo v magnetnih poljih pod delovanjem moči Lorentza; - pri zaviranju žarka, ki pade v snov, se pojavi rentgenska slika; - povzroča sijaj (luminiscenca) nekaterih trdnih in tekočih teles (luminofore); - segrejte snov, ki pada na to.
Elektronsko sevalna cev (CRT)
Vsak tok se pojavi le v prisotnosti vira z brezplačnimi nagibnimi delci. To je posledica dejstva, da v vakuumu ni snovi, vključno z električnimi naboji. Zato se vakuum šteje za najboljše. Da bi bilo mogoče v prehodu električnega toka A, je treba zagotoviti, da obstajajo v zadostnih količinah brezplačnih stroškov. V tem članku bomo pogledali, kaj je električni tok v vakuumu.
Kot električni tok se lahko pojavi v vakuumu
Da bi ustvarili celovit električni tok v vakuumu, je potrebno uporabiti tak fizični fenomen kot termoelektronsko emisijo. Temelji na lastnini katere koli posebne snovi, da oddajajo brezplačne elektrone pri segrevanju. Takšni elektroni, ki izhajajo iz ogrevanega telesa, so pridobili ime termoelektronov, celotno telo pa se v celoti imenuje EMANTER.
Termoelektronska emisija je podlaga za delovanje vakuumskih naprav, bolje znana kot elektronske svetilke. V najpreprostejši obliki sta vsebovana dve elektrodi. Eden od njih je katoda je vijak, katerega material je molibden ali volfram. To je tisti, ki je žaren z električnim tokom Ohm. Druga elektroda se imenuje anoda. To je hladno, ki opravlja problem zbiranja termoelektronov. Praviloma je anoda izdelana v obliki valja, ogrevana katoda pa se nahaja v njem.
Aplikacija in v vakuumu
V zadnjem stoletju so elektronske svetilke imele vodilno vlogo v elektroniki. In čeprav so že dolgo nadomeščeni s polprevodniškimi napravami, se načelo delovanja teh naprav uporablja v elektronskih radialnih cevih. To načelo se uporablja z varjenjem in talilnimi deli v vakuumskih in drugih področjih.
Tako je ena od sort trenutnega A elektronske za tekoče tekoče v vakuumu. Ko katoda vpliva na, se med njem in anodo prikaže električno polje. To daje elektrono določeno smer in hitrost. Na tem načelu deluje elektronska svetilka z dvema elektrodama (dioda), ki se pogosto uporablja v radijskem inženirstvu in elektroniki.
Naprava je moderna predstavlja stekleni ali kovinski valj, kjer je zrak vnaprej določen. V tem valju sta dodana dva elektroda in anode in anode. Za ojačanje tehnične značilnosti Nameščene so dodatne mreže, s čimer se poveča po elektroni.
Električni tok - naročeno gibanje električnih stroškov. Lahko ga dobite, na primer, v dirigentu, ki povezuje napolnjen in nepooblagojen telo. Vendar se bo ta tok prenehal takoj, ko bo razlika v potenciali teh organov postala nič. Naročeno gibanje stroškov (električni tok) bo obstajalo tudi v vodniku, ki povezuje plošče napolnjenega kondenzatorja. V tem primeru se tok spremlja nevtralizacija dajatev na kondenzatorskih ploščah, in se nadaljuje, dokler potencialna razlika kondenzatorskih plošč ne postane nič.
Ti primeri kažejo, da se električni tok v dirigentu pojavi le, če obstajajo različni potenciali na koncih prevodnika, t.j. Ko ima električno polje.
Toda v obravnavanih primerih, sedanja ne more biti dolga, saj v procesu premikajočih se pristojbin, potenciali teles se hitro uskladijo in električno polje v raziskovalcu izgine.
Zato je treba na koncu vodnika ohraniti različne potenciale. Če želite to narediti, lahko prenesete stroške iz enega telesa v drugega nazaj v drug dirigent, ki za to tvorijo zaprto verigo. Vendar pa je v skladu z delovanjem moči istega električnega polja takšen prenos dajatev nemogoč, saj je potencial drugega organa manjši od potenciala prvega. Zato je prenos možen samo neelektrični izvor. Prisotnost takih sil zagotavlja trenutni vir, ki je vključen v verigo.
Sile, ki delujejo v sedanjih virih, nosijo dajatev od telesa z manj potencialom telesu z velikim potencialom in delajo. Zato mora imeti energijo.
Trenutni viri so galvanski elementi, baterije, generatorji itd.
Torej, glavni pogoji za pojav električnega toka: prisotnost trenutnega vira in zaprta veriga.
Prehod toka v verigi spremljajo več rahlo osvetljenih pojavov. Na primer, v nekaterih tekočinah, se tok opazimo v elektrodah, spusti v tekočino med prehodom. Tok v plinih pogosto spremljajo plini, itd Električni tok v plinih in vakuum je preučil izjemen francoski fizik in matematika - Andre Marie Ampere, zahvaljujoč, s katerim zdaj poznamo naravo takih pojavov.
Kot veste, je vakuum najboljši izolator, t.j. Prostor, iz katerega je bil zrak spal.
Lahko pa dobite električni tok v vakuumu, za katerega je potrebno narediti prevoznike dajatev.
Vzemite plovilo, iz katerega je zrak dampinški. Dve kovinski plošči sta zvit v tej plovilu - dve elektrodi. Ena izmed njih a (anoda) se poveže s pozitivnim virom toka, druga K (katoda) - z negativnim. Napetost med dovolj prilogo 80 - 100 V.
V verigo vključite občutljiv miliammeter. Naprava ne kaže nobenega toka; To pomeni, da električni tok v vakuumu ne obstaja.
Spreminjamo izkušnje. Kot katoda pademo v plovilo žice - nit, z vencami. Ta nit bo še vedno še vedno katoda. S pomočjo drugega vira toka, da bi ga žaril. Ugotavljamo, da takoj, ko je nit žareča, naprava, ki je vključena v verigo, prikazuje električni tok v vakuumu, in večji, močnejši je navoj valjan. To pomeni, da je nit, ko segrevanje zagotavlja prisotnost nabitih delcev v vakuumu, je njihov vir.
Kako se te delci zaračunavajo? Odgovor na to vprašanje lahko da izkušnje. Premikanje polov iz elektrod v plovilu - niti bo naredila anodo in nasprotni pole je katoda. In čeprav se nit daje in pošlje napolnjene delce v vakuum, ni toka.
Iz tega izhaja, da se ti delci zaračunavajo negativno zato, ker jih odbijajo iz elektrode A, ko se zaračuna negativno.
Kaj so ti delci?
Po elektronski teoriji so prosti elektroni v kovini v kaotičnem gibanju. Pri navojanju je to gibanje izboljšano. Hkrati pa nekateri elektroni, pridobljeni z energijo, ki je dovolj, da izstop, letijo iz nit, ki tvori "elektronski oblak" blizu njega. Ko se električno polje tvori med navojem in anodo, elektronov letijo v elektrodo A, če je pritrjena na pozitivni pol baterije, in se vrne nazaj na nit, če je pritrjena na negativni pole, to je, je Naboj, ki je povezan z elektroni.
Torej, električni tok v vakuumu je usmerjen tok elektronov.
