22. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Законы описывающие электрический ток в вакууме

Исследование тока можно провести с помощью двух электронных ламп-диода представляющий собой откаченный болон содерж.2 электрода катод и анод.

Катодом служит нить из тугоплавкого металла .При включении катода их метала вольфрам вырыв. электроны и покидает катод.

Явление вырывания электронов из метала под действием температуры называется термоэлектронной эмиссией.

Если температура накала постоянна и снять вольтамперметр. хар-ку, то оказывается, что она не является линейной.

Т.е закон Ома не является линейным.

Зависимость анодного тока от анодного напряжения описывается з-ом 3/2.

При увел. анодного напряжения ток возрастает до какого-то значения j называют током насыщения.

Это означает что почти все электроны покидающее катод достигают анода.

Плотность тока насыщения определяется формулой Ричардсона-Дешмана:

j – плотность тока насыщения[А/м2]

A-работа выхода из катода

B- постоянная для всех металлов

T- температура [К]

k - постоянная Больцмана.

Из формулы видим, что уменьшения А приводит к резкому увеличения токов насыщения.

Явление термоэлектрической эмиссии использ .в приборах, которые необходимо получить поток электронов в вакууме( в лампах, электронных микроскопах).

23. Эл. Ток в газах. Самостоятельные и несамостоятельные заряды. Понятие о плазме

Тока нет, так как газы при обычных условиях состоят из нейтральных атомов и не содержат свободных зарядов (электроны, ионы). Мы должны каким-то образом создать заряженные частицы.

Газ становится проводником, когда часть его молекул ионизируется (получает ионы). Поэтому газ надо подвергать действию ионизатора(свечи).

При этом происходит вырывание из электронной оболочки атомов или молекул 1 или нескольких е. Эти электроны могут присоединяться к нейтральным атомам, превращая их в отрицательные ионы → в ионизирующем газе имеются положительные и отрицательные ионы, а также свободные е( электроны). Прохождение электрического тока в газе называют газовым разрядом.

Одновременно процессу ионизации происходит и обратный процесс-рекомбинации( образование нейтральных атомов).

В результате действия ионизаторов газ приобретает некоторую электропроводность и в цепи потечет ток, закономерность которого показана на рисунке.

На участке ОА I пропорционален U, выполняется закон Ома. При дальнейшем увеличении напряжения (U)(участок АВ), закон Ома нарушается, рост тока замедляется и, наконец, совсем прекращается. Участок ВС не изменяется. Это значит, что ионы и электроны, создаваемые внешним ионизатором за единицу времени, за это же время достигают электронов. В результате возникает I_n, величина которого определяется мощностью ионизатора.

Таким образом I_n является мерой, ионизирующей действие ионизатора. Если в режиме ОС прекратить действие ионизатора, то произойдет процесс рекомбинации и тока не будет(разряд прекращается). Поэтому разряды существующие только под действием внешних ионизаторов являются несамостоятельными. При дальнейшем увеличении напряжения сила тока вначале медленно (участок СD), а затем резко (DЕ) возрастает. Начиная с этого момента, даже не убрав ионизирующее устройство, разряд не прекратится. Такой разряд называется самостоятельным. Дело в том, что при больших напряжениях (СD, DЕ) электроны и ионы , сильно ускоренные электрическим полем, сталкиваясь с нейтральными атомами газа ионизируют их, образуя вторичные электроны и ионы, которые в свою очередь тоже это делают и т.д. . Количество заряженных частиц растет лавинообразно и поэтому ток резко увеличивается. На участке СD происходит ударная ионизация. Напряжение, при котором возникает заряд называется напряжением пробоя. В зависимости от давления газа, конфигурации электронов, параметров внешней цепи, можно говорить о 4 типах самостоятельного заряда. А именно:

1. Тлеющий(свечение, рекламы).

2. Искровой(горючие смеси двигателя)

3. Дуговой( для сварки)

4. Коронный( молния).

Плазмой называют сильно ионизирующий газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. Различают высокотемпературную плазму, возникающую при сверхвысоких температурах и газоразрядную плазму, возникающую при газовом давлении.

Плазма характеризуется степенью ионизации α= отношению числа ионизирующих частиц к полному числу единицы объёма: . В зависимости от величины α говорят о слабой (α – доли процента), умеренной (α – несколько процентов) и полностью (100%) ионизирующей плазме.