Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Физика (Электричество)_ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ / OF4_8_Elektrichesky_tok_v_elektrolitakh_v_vakuum

.pdf
Скачиваний:
57
Добавлен:
21.03.2016
Размер:
1.13 Mб
Скачать

Работа выхода

(Work function)

В координатах «энергия– расстояния» взаимодействие внутри металла удобно изобразить в виде «потенциальной ямы», на дне которой находятся электроны. Глубина потенциальной ямы называется электронным сродством (сродством к электрону).

Сродство к электрону – свойство атомов или молекул образовывать прочную связь с электроном, т. е. отрицательный ион.

Чтобы извлечь хотя бы один электрон из металла, необходимо совершить определённую работу, – её называют работой выхода. Работа выхода Φ – энергия, которая затрачивается твёрдым или жидким телом при тепловом возбуждении электрона этого тела в вакуум (при равенстве нулю кинетической энергии). Работа выхода на графике «энергия– расстояние» представится высотой потенциального барьера, которую электрон должен преодолеть, чтобы выйти из металла. Работа выхода – характеристика поверхности тела. Грани одного и того же кристалла, образованные разными кристаллографическими плоскостями или покрытые разными веществами, имеют разные работы выхода.

© А.В. Бармасов, 1998-2013

21

12+

 

Электронная эмиссия

(Electron emission)

При комнатных температурах и ниже практически для всех электронов в металлах энергия электрона в металле меньше энергии покоящегося электрона вне металла и электроны связаны в пределах проводника. Следовательно, электронам нужно какимто образом сообщить дополнительную энергию. В этом случае часть электронов металла получает возможность покинуть металл,

и происходит испускание электронов – электронная эмиссия.

При подведении тепловой энергии наблюдается

термоэлектронная эмиссия, и испускаются термоэлектроны.

Термоэлектронная эмиссия была впервые изучена английским физиком Оуэном Уиллансом Ричардсоном (Richardson, 1879-1959).

При подведении световой энергии наблюдается фотоэмиссия

(фотоэффект), и испускаются фотоэлектроны.

Если энергия сообщается электронам бомбардировкой извне какими-либо частицами (электронами, ионами), то наблюдается

вторичная электронная эмиссия, и испускаются вторичные электроны.

© А.В. Бармасов, 1998-2013

22

12+

 

4.8.6. Электрический ток в вакуумее;; законзакон Богуславского–Ленгмюра (закон трёхх вторыхвторых))

Электроны, покидающие катод, создают вблизи него облако отрицательного объёмного заряда, поле которого тормозит поступление всех испускаемых электронов в объём. Теория, разработанная Лéнгмюром и Чайльдом для плоских электродов в предположении, что начальная скорость электронов равна нулю, приводит к зависимости

(закон трёх вторых):

 

 

 

 

3

3

 

4 2ε0

 

 

 

 

 

 

 

j =

 

 

e U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

~ U 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

m d 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

где j – плотность тока; e и me – заряд и масса электрона; U и d – напряжение и расстояние между электродами.

© А.В. Бармасов, 1998-2013

23

12+

 

4.8.7. Электровакуумныеые приборы

Электровакуумные приборы – приборы, в которых перенос тока осуществляется электронами или ионами, движущимися между электродами через высокий вакуум или газ внутри газонепроницаемой оболочки.

Вэлектронных приборах перенос электрического заряда в междуэлектродном пространстве обусловливается движением эмитированных катодом свободных электронов в высоком вакууме.

Вгазоразрядных (ионных) приборах в переносе электрического заряда участвуют как электроны, так и тяжёлые заряженные частицы – ионы, образующиеся при взаимодействии электронов, движущихся в электрическом поле, с атомами газа, заполняющего прибор.

Электронная лампа – электровакуумный прибор, действие которого основано на управлении потоком электронов (движущихся в вакууме) электрическим полем, формируемым с помощью электродов.

© А.В. Бармасов, 1998-2013

24

12+

 

Анод и катод

(Anode and cathode)

Анод – электрод электронной лампы, характеризующийся тем, что движение электронов во внешней цепи направлено от него (к катоду).

Катод – электрод электронных и ионных приборов, служащий источником электронов; в зависимости от механизма испускания последних различают термо- (электрод, нагреваемый до высокой температуры (600-1200 ºС)), фотоэлектронные, холодные и др. катоды.

В простейшем случае катод делают в виде металлической проволочки, накаливаемой вспомогательным током. Такие катоды называют катодами прямого или непосредственного накала.

Большое распространение получили также катоды косвенного накала, иначе называемые подогревными. Катод такого типа имеет металлический цилиндр, поверхность которого покрыта активным слоем, испускающим электроны при меньшей по сравнению с чистым металлом температуре. Подогреватель в виде проволочки находится внутри цилиндра.

© А.В. Бармасов, 1998-2013

25

12+

 

4.8.8. Электровакуумный диоддиод

Для наблюдения термоэлектронной эмиссии может служить электровакуумная лампа, содержащая два электрода: один – в виде проволоки из тугоплавкого материала (вольфрам, молибден и др.), нагреваемой током (катод), и другой, холодный электрод, собирающий термоэлектроны (анод). Такие электровакуумные лампы называют

электровакуумными диодами; впервые созданы английским изобретателем Джоном Флемингом (Sir John Ambrose Fleming, 1849-1945) в октябре 1904 г.

Кенотрон – электровакуумный диод, предназначенный для выпрямления переменного тока главным образом промышленной частоты.

© А.В. Бармасов, 1998-2013

26

12+

 

Схема включения электровакуумного диода (кенотрона); А – анод, К – катод

© А.В. Бармасов, 1998-2013

27

12+

 

Diode and Triode

© А.В. Бармасов, 1998-2013

28

12+

 

4.8.9.Многоэлектродные лампылампы

В1906 г. американский радиоинженер Ли де Форест

(1873-1961) ввёл в радиолампу третий электрод. Между катодом и анодом он расположил пластинку с отверстиями – сетку. Лампа стала трёхэлектродной – триодом. Форест использовал своё изобретение для радиосвязи. Ламповый приёмник Фореста принимал сигналы на сетку лампы, выпрямлял их и позволял прослушивать на телефоне телеграфные сигналы.

Триод – электронная лампа с 3 электродами: термоэлектронным катодом (прямого или косвенного накала) К, управляющей сеткой (вблизи катода) С и анодом А.

© А.В. Бармасов, 1998-2013

29

12+

 

Вакуумный триод Ли де Фореста

(1906 г.)

© А.В. Бармасов, 1998-2013

30

12+