Контрольные вопросы

1. В чем состоит явление термоэлектронной эмиссии?

2. Устройство, принцип действия и работа диода.

3. Работа выхода электрона из металла: чем она обусловлена и от чего зависит?

4. Поясните ход вольтамперной характеристики диода.

5. Каким законом описывается участок 2-3 вольтамперной характеристики?

6. Как увеличить ток насыщения?

7. От чего и как зависит плотность тока насыщения?

8. Почему кривая I_A=f(U_A) не проходит через начало координат?

9. Как объяснить нелинейность зависимости I_A=f(U_A) на участке 2-3?

10. Что такое «ток насыщения»?

11. С какой целью подогревают катоды?

12. Каков механизм проводимости металлов?

13. Подчиняется ли проводимость электронных ламп закону Ома? Почему?

14. Рабочая схема, назначение всех ее элементов.

Литература

1. Савельев И. В. Курс общей физики. М.: Наука. Т.3, 1987. § 61.

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2002, § 105.

Лабораторная работа № 2.7

Градуировка термопары

Цель работы: ознакомление с принципом действия термопары, ее

градуировка, определение постоянной термопары.

Приборы и принадлежности: термопара, милливольтметр,

нагревательный прибор, термометр, сосуд с водой.

Краткая теория

Свободные электроны находятся в беспорядочном движении и не могут покинуть металл, так как на них действует электрическая сила. Возникает эта сила в результате двух причин:

1. Между свободными электронами и положительно заряженной ионной решеткой существуют силы взаимодействия.

2. В результате теплового движения некоторые из свободных электронов, находящихся вблизи поверхности металла, могут перейти эту поверхность и несколько удалиться от нее. Поэтому поверхность металла окутана электронной оболочкой толщиной порядка нескольких межатомных расстояний в металле. Эта электронная оболочка заряжена отрицательно, а поверхность металла, вследствие обеднения электронами, заряжена положительно. Следовательно, возникает сила, притягивающая электрон и мешающая ему выйти.

Эти причины приводят к возникновению в поверхностном слое металла потенциального барьера. Образуется как бы конденсатор; разность потенциалов между его пластинами -. Для того, чтобы электрон мог пройти этот барьер и удалиться из металла, необходимо совершить работу. Работа, которую надо совершить на освобождение электрона из металла, называется работой выхода А:

(1)

где e - заряд электрона,  - поверхностный скачек потенциалов между металлом и окружающей средой.

Таким образом, электроны в металле находятся на дне потенциальной ямы высотой А.

К онтактные явления. Приведем в контакт два разнородных металла. Пусть первый металл имеет большую работу выхода, чем второй. Тогда электроны беспрепятственно будут переходить из второго металла в первый. Следовательно, электроны переходят из металла с меньшей работой выхода в металл с большей работой выхода, при этом второй металл заряжается положительно, а первый - отрицательно. Контактная разность потенциалов определится:

.

О днако существует еще одна причина возникновения контактной разности потенциалов – разная концентрация электронов в металлах. Электроны из металла, где их много, будут переходить в металл, где их мало, благодаря явлению диффузии. В результате возникшего диффузионного потока, между металлами образуется контактная разность потенциалов, определяемая выражением:

где k- постоянная Больцмана, T - температура в месте контакта, n₀₁ и n₀₂ – концентрации электронов соответственно в первом и втором металлах.

Общая контактная разность потенциалов равна

(1)

Процесс перехода электронов от одного металла к другому происходит до тех пор, пока разность работ выхода А₁ , А₂ и различия количества свободных электронов n₀₁, n₀₂ в единице объема не уравновесятся противодействием возникшей контактной разности потенциалов. Контактная разность потенциалов зависит не только от свойств металлов, но и от температуры.