Питання

1. Що таке Електри́чне по́ле ?

2. Що називають електростатичним полем?

3. Що таке Вихрове́ електри́чне по́ле ?

4. Опишіть Провідники в електричному полі

18 .Електричній струм у вакуумі

1. Поняття вакууму. Коли говорять про вакуум, то мають на увазі високий вакуум. Для створення такого вакууму необхідне розрідження, за якого в газі, що залишився, середня довжина вільного пробігу молекул більша за розміри посудини або відстані між електродами в посудині. Отже, якщо в посудині створений вакуум, то молекули в ньому майже не стикаються між собою й пролітають вільно міжелектродний простір. При цьому вони зазнають зіткнення лише з електродами або зі стінками посудини.

Слід підкреслити, що навіть при досягненні високого вакууму, наприклад при р = 10^-7 мм рт. ст., в 1 см³ газу ще міститься декілька мільярдів молекул. У наш час вдалося досягти надвисокого вакууму, за якого тиск повітря, яке залишилося в посудині, становить приблизно 10^-12 мм рт. ст.

2. Умови існування струму у вакуумі. Коли в розрідженому газі молекул стає так мало, що вони пролітають між електродами, не зазнаючи зіткнення одна з одною, електричний струм можна здобути, лише вносячи в посудину джерело заряджених частинок. Частіше за все дія такого джерела заснована на властивості тіл, нагрітих до високої температури, випускати електрони. Цей процес називається термоелектронною емісією.

3.Явище термоелектронної емісії приводить до того, що нагрітий металевий електрод безперервно випускає електрони. Електрони утворюють навколо електрода електронну хмару. Електрод при цьому заряджається позитивно, й під впливом електричного поля зарядженої хмари електрони з хмари частково повертаються на електрод.

У рівноважному стані число електронів, які покинули електрод за секунду, дорівнює числу електронів, які повернулися на електрод за цей час.

У разі підключення електродів до джерела струму між ними виникає електричне поле. Під дією цього поля електрони покидають електронну хмару й рухаються від катода до анода. Електричне коло замикаяється, й у ньому встановлюється електричний струм.

4.Двоелектродна лампа. Найпростішим електронним приладом, в якому використовується явище термоелектронної емісії, являється двохелектродна електронна лампа – вакуумний діод. (мал.1)

мал.1

Сучасний вакуумний діод складається зі скляного або металокерамічного балона, з якого відкачане повітря до тиску 10^-7 мм рт. ст. У балон упаяно два електроди, один із яких — катод — має вигляд вертикального металевого циліндра, виготовленого з вольфраму й покритого звичайно шаром оксидів лужноземельних металів. Усередині катода розташований ізольований провідник, що нагрівається змінним струмом. Нагрітий катод випускає електрони, які досягають анода. Анод лампи є круглим або овальним циліндром, що має загальну вісь із катодом.

Вольт-амперна характеристика діода. Властивості будь-якого електронного пристрою відображає його вольт-амперна характеристика, тобто залежність сили струму від напруги на клемах цього пристрою.

мал.2

Із збільшенням анодної напруги все більше електронів, емітованих катодом, захоплюється електричним полем, і сила анодного струму різко зростає доти, поки напруга не досягне такого значення U_н, за якого всі емітовані катодом за одиницю анодного струму досягає максимального значення І_н, яку називають силою струму насичення, і подальше збільшення анодної напруги не веде до збільшення сили анодного струму. Анодна напруга U_н дістала назву напруги насичення.