45.Електричний струм в вакуумі та його застосування.
У електронно-променевих трубках, електронних лампах радіоприймачів і багатьох інших приладах електрони рухаються у вакуумі. У електронно-променева трубках, єлектронних лампах радіопріймачів І багатьох Інших приладнав електроних рухаються у вакуумі.
Відкачуючи газ із посудини, можна досягнути такої концентрації, за якої молекули будуть встигати пролітати від однієї стінки посудини до іншої і при цьому не співударятись між собою. Відкачуючі газ Із посудину, можна досягнуто такої концентрації, за якої молекули Будуть встігаті пролітаті від однієї стінкі посудину до іншої І при цьому НЕ співударятісь Між собою. Такий стан у посудині називають вакуумом. Такий стан у посудіні називають вакуумом. Провідність між електродами, наприклад, у діоді, можна забезпечити лише введенням у трубку заряджених частинок (рис. 4.3.8). Провідність Між електрода, напріклад, у діоді, можна Забезпечити Лише введенням у трубку зарядженості частинок (рис. 4.3.8).
Найчастіше дія такого джерела, заряджених частинок ґрунтується на властивості металевих тіл, нагрітих до високої температури, випускати електрони. Найчастіше дія такого джерела, зарядженості частинок грунтується на Властивості металева тіл, нагрітіх до вісокої температури, випускатись електронних. Цей процес називають термоелектронною емісією . Цей процес називають термоелектронною емісією. Явище термоелектронної емісії призводить до того, що нагрітий металевий електрод, на відміну від холодного, неперервного випускає електрони, які утворюють навколо електрода електронну хмарку. Явища термоелектронної емісії призводить до того, Що нагрітій металева електрода, на відміну від холодного, неперервно віпускає електронні, які утворюють Навколо електрода електронно хмарки. Електрод при цьому заряджений позитивно, і під впливом електричного поля електрони з хмарки повертаються до катода. Електрод при цьому зарядженості позитивно, І Під вплива електричного поля електроних з хмарки повертаються до катода. Щоб вийти з металу, електрони виконують роботу проти сил притягання з боку катода і відштовхування з боку інших електронів хмаринки. Щоб війт з металу, електроних виконують роботу проти сил прітягання з боку катода І відштовхування з боку Інших електронів хмаринки. Цю роботу називають роботою виходу електронів з металу . Цю роботу називають роботів вихід електронів з металу. Через деякий час за будь-якої температури між хмаркою, утвореною електронами, і металом установиться рівновага - стан, за якого кількість електронів, що покинули метал катода за певний проміжок часу, дорівнює кількості електронів, що повернулися до металу за цей проміжок часу. Через деяки годину за будь-якої температури Між хмарки, утворення електронні, І металом встановитися рівновага - стан, за якого кількість електронів, Що залишили метал катода за певне проміжок часу, дорівнює кількості електронів, Що повернувся до металу за цею проміжок часу.
Різниця між гарячим і холодним електродами, впаяними в закриту посудину, із якої відкачують повітря, полягає в односторонній провідності електричного струму між ними. Різніця Між Гаряча і холодним електрода, впаянімі в закритому посудину, Із якої відкачують Повітря, полягає в односторонній провідності електричного Струму Між ними. У разі під'єднання електродів до джерела струму між ними виникає електричне поле. У разі під'єднання електродів до джерела Струму Між ними вінікає електричних полі. Якщо "+" джерела з'єднати з холодним електродом (анодом), а "-" - з нагрітим (катодом), то під дією електричного поля електрони полетять до анода і у вакуумі виникне електричний струм. ЯКЩО "+" джерела з'єднати з холодним електродів (анодом), а "-" - з нагрітім (катодом), то Під дією електричного поля електроних полетять до анода І у вакуумі виникнен Електричний струм. Якщо прикласти електричне поле навпаки, то в колі струму не буде, оскільки електричне поле буде заганяти електрони, які покинули поверхню катода, назад в метал і коло буде розімкненим. ЯКЩО прікласті електричних полі навпаки, то в колі Струму не буде, оскількі електричних поле буде заганяті електронні, які залишила поверхню катода, тому в метал І коло буде розімкненім.
Односторонню провідність використовують в електронних приладах з двома електродами - вакуумних діодах (рис. 4.3.8). Односторонню провідність використовують в єлектронних приладнав з двома електрода - вакуумних діодах (рис. 4.3.8).
Будова сучасного вакуумного діода така. Будова сучасного вакуумного діода така. Усередині скляного балона відкачують повітря і туди впаюють два електроди. Усередіні скло, блискучу балона відкачують Повітря І туді впаюють два електрода. Катод покрито шаром оксиду лужноземельних металів. Катод покриті шаром оксиду лужноземельних металів. З нагріванням цього шару виділяється велика кількість електронів, які досягають анода. З нагріванням задовольняють кулі віділяється велика кількість електронів, які досягають анода.
В електричному колі з діодом струм проходить тоді, коли катод розігріто до високої температури, а анод з'єднано з позитивним полюсом джерела струму. У електричним колі з діодом струм проходити тоді, коли катод розігріто до вісокої температури, а анод з'єднано з позитивним полюсом джерела Струма. У сучасних діодах використовують непряме нагрівання катода за допомогою невеликої спіралі, розміщеної всередині циліндричного катода. У сучасніх діодах використовують непрямі нагрівання катода за допомогою метода невелікої спіралі, розміщеної всередіні ціліндрічного катода. У цьому разі температура підігріву досягає лише 1000 К. У цьому разі температура підігріву досягає Лише 1000 К.
Графік залежності сили струму I a від прикладеної між анодом і катодом напруги U називають вольт-амперною характеристикою діода (рис. 4.3.8). Графік залежності сили Струму I a від прікладеної Між анодом І катодом напруг U називають вольт-амперною характеристикою діода (рис. 4.3.8). За деякого значення напруги, що залежить від температури катода, струм досягає максимального значення і далі не змінюється, бо всі електрони попадають на анод. За деяким значення напруг, Що поклади від температури катода, струм досягає максимального значення І Далі НЕ змінюється, бо ВСІ електроних попадають на анод. Його називають струмом насичення I н . Його називають струм насічення I н. Вольт-амперна характеристика лампи нелінійна, і закон Ома в цьому разі не виконується. Вольт-амперна характеристика лампи нелінійна, І закон Ома у цьому разі НЕ віконується. З підвищенням температури катода внаслідок збільшення кількості електронів, що вилітають з катода, струм насичення зростає. З підвіщенням температури катода внаслідок збільшення кількості електронів, Що вілітають з катода, струм насічення зростає.
Вакуумні діоди використовують для випрямлення змінного електричного струму поряд з напівпровідниковими діодами. Вакуумні діоді використовують для віпрямлення змінного електричного Струму поряд з напівпровідніковімі діодамі.
Якщо в аноді двохелектродної електронної лампи зробити невеликий отвір, то частина електронів, прискорених електричним полем, створить за анодом електричний пучок. ЯКЩО в аноді двохелектродної Електронної лампи Зробити невеликий отвір, то частина електронів, прискорення електричним полем, створи за анодом Електричний пучок. Кількість електронів у пучку можна регулювати, помістивши між катодом і анодом додатковий електрод і змінюючи його потенціал. Кількість електронів у пучку можна регулювати, помістівші Між катодом І анодом Додатковий Електрод І змінюючі Його Потенціал.
Отриманий електронний пучок має такі властивості: Отримання електронний пучок МАЄ Такі Властивості:
1) попадаючи на тіла, викликає їх нагрівання і використовується для електронного плавлення надчистих металів; 1) попадаючі на тіла, віклікає також їх нагрівання І вікорістовується для електронного плавлення надчістіх металів;
2) під час гальмування швидких електронів пучка, що попадають на речовину, виникає рентгенівське випромінювання; 2) Під час гальмування швидких електронів пучка, Що попадають на Речовини, вінікає рентгенівське віпромінювання;
3) такі речовини, як скло, сульфіди цинку і кадмію, бомбардовані електронами, світяться; 3) Такі Речовини, Як скло, сульфіді цинку І кадмію, бомбардовані електронні, світяться;
4) електронні пучки відхиляються електричним полем (наприклад, пролітаючи між пластинами конденсатора, електрон відхиляється від негативно зарядженої пластини); 4) Електронні пучки відхіляються електричним полем (наприклад, пролітаючі Між пластинами конденсатора, електрон відхіляється від негативно зарядженої пластини);
5) електронні пучки відхиляються і в магнітному полі. 5) Електронні пучки відхіляються І в магнітному Полі.
Властивість електронних пучків поширюватися прямолінійно, відхилятися в електричному або магнітному полі і викликати світіння люмінофорів використовують в електронно-променевих трубках (рис. 4.3.9). Властівість єлектронних пучків поширювати прямолінійно, відхілятіся в електричним або магнітному Полі І віклікаті світіння люмінофорів використовують в електронно-променева трубках (рис. 4.3.9). У вузькій частині трубки розміщено електронну гармату, що складається із катода 1 і анода 2 (частіше їх декілька, розміщених один за одним). У вузькій частіні трубки Розміщено електронно гармату, Що складається Із катода 1 і анода 2 (частіше також їх Декілька, розміщеніх один за одним). Між першим анодом і катодом створюється різниця потенціалів в сотні і навіть тисячі вольт для прискорення електронів. Між Першим анодом І катодом створюється різніця потенціалів в сотні І навіть тісячі вольт для прискорення електронів. Між анодом і екраном трубки 5 , покритим шаром люмінофору, розміщено дві пари керувальних пластин 3 і 4 , на які подається напруга, що відхиляє електронний промінь. Між анодом І екраном трубки 5, покрита шаром люмінофору, Розміщено Дві парі керувальніх пластин 3 і 4, на які подається напруг, Що відхіляє електронний промінь. Оскільки маса електронів пучка мала, вони майже безінерційно реагують на зміну напруги на керувальних пластинах. Оскількі маса електронів пучка мала, смороду Майже безінерційно реагують на зміну напруг на керувальніх пластинах. Тому електронно-променеві трубки широко використовують для вивчення швидкоплинних процесів. Тому електронно-променеві трубки широко використовують для Вивчення швидкоплинних процесів. Вони є складовою частиною осцилографів, телевізорів. Вони є складовою частина осцілографів, телевізорів. Їх використовують в моніторах комп'ютерів та інших пристроїв. Також їх використовують в моніторах комп'ютерів та Інших прістроїв. Електронним пучком у кінескопі телевізора керують за допомогою магнітного поля котушок, надітих на трубку. Електронним пучком у кінескопі телевізора керуються за допомогою метода магнітного поля котушок, надітіх на трубку.
Однак випромінювання, яке поширюється в просторі навколо електронно-променевих трубок, шкідливе і тому їх поступово замінюють на екрани з рідких кристалів. Однак віпромінювання, його призначення та пошірюється в просторі Навколо електронно-променева трубок, шкідліве І того також їх поступово замінюють на екрани з рідкіх крісталів.