Електронен ток във вакуум. Електрически ток във вакуум

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

ЕлЕлектрически ток във вакуум

1. Катодно-лъчева тръба

Вакуумът е състояние на газ в съд, при което молекулите летят от една стена на съда към друга, без изобщо да се сблъскват една с друга.

Вакуумен изолатор, токът в него може да възникне само поради изкуствено въвеждане на заредени частици; за това се използва емисия (емисия) на електрони от вещества. Във вакуумни лампи с нагрети катоди се получава термоелектронна емисия, а при фотодиод - фотоелектронна емисия.

Нека обясним защо няма спонтанно излъчване на свободни електрони от метал. Съществуването на такива електрони в метала е следствие от непосредствената близост на атомите в кристала. Тези електрони обаче са свободни само в смисъл, че не принадлежат на определени атоми, а остават принадлежащи на кристала като цяло. Част от свободните електрони, в резултат на хаотично движение на повърхността на метала, излитат от него. Микро зона от металната повърхност, която преди това е била електрически неутрална, придобива положителен некомпенсиран заряд, под въздействието на който излъчените електрони се връщат към метала. Процесите на заминаване-връщане протичат непрекъснато, в резултат на което над металната повърхност се образува сменяем електронен облак, а металната повърхност образува двоен електрически слой, срещу ограничаващите сили на който трябва да се изпълнява работната функция. Ако се появи електронна емисия, тогава някои външни влияния (отопление, осветление) са свършили такава работа

Термионната емисия е свойството на телата, нагрети до висока температура, да излъчват електрони.

Електронно-лъчева тръба е стъклена колба, в която се създава висок вакуум (10 до -6 градуса-10 до -7 градуса mm Hg). Източникът на електрони е тънка телена спирала (тя е и катод). Срещу катода има анод под формата на кух цилиндър, към който влиза електронният лъч след преминаване през фокусиращ цилиндър, съдържащ диафрагма с тесен отвор. Между катода и анода се поддържа напрежение от няколко киловолта. Ускорените от електрическо поле електрони излитат от отвора на диафрагмата и летят към екран, направен от вещество, което свети под действието на електронни удари.

Две двойки се използват за управление на електронния лъч. метални плочи, единият от които е вертикален, а другият хоризонтален. Ако лявата страна на плочите има отрицателен потенциал, а дясната има положителен потенциал, тогава лъчът ще се отклони надясно, а ако полярността на плочите се промени, тогава лъчът ще се отклони наляво. Ако към тези плочи се приложи напрежение, тогава лъчът ще осцилира в хоризонталната равнина. По същия начин лъчът ще осцилира във вертикалната равнина, ако има променливо напрежение върху вертикално отклоняващите се плочи. Предишните плочи са хоризонтално отклонени.

2. Електрически ток във вакуум

Какво е вакуум?

Това е такава степен на разреждане на газа, при която практически няма сблъсъци на молекули;

Електрически ток не е възможен, т.к. възможният брой йонизирани молекули не може да осигури електрическа проводимост;

Можете да създадете електрически ток във вакуум, ако използвате източник на заредени частици; лъчев тръбен вакуумен диод

Действието на източник на заредени частици може да се основава на явлението термоелектронна емисия.

3. вакуумен диод

Електрическият ток във вакуум е възможен в електронни тръби.

Вакуумната тръба е устройство, което използва феномена на термионна емисия.

Вакуумният диод е електронна тръба с два електрода (А-анод и К-катод).

Вътре в стъкления съд се създава много ниско налягане

H - нишка, поставена вътре в катода, за да го нагрее. Повърхността на нагретия катод излъчва електрони. Ако анодът е свързан към източника на ток +, а катодът към -, тогава веригата тече

постоянен термионичен ток. Вакуумният диод има еднопосочна проводимост.

Тези. ток в анода е възможен, ако потенциалът на анода е по-висок от потенциала на катода. В този случай електроните от електронния облак се привличат към анода, създавайки електрически ток във вакуум.

4. волт-амперхарактеристика на вакуумния диод

При ниски напрежения на анода не всички електрони, излъчвани от катода, достигат до анода и електричествомалък. При високи напрежения токът достига насищане, т.е. максимална стойност.

За изправяне се използва вакуумен диод променлив ток.

Ток на входа на диодния токоизправител

Изходен ток на токоизправителя

5. електронни лъчи

Това е поток от бързо летящи електрони във вакуумни тръби и газоразрядни устройства.

Свойства на електронните лъчи:

Отклонение в електрически полета;

Отхвърлено в магнитни полетапод влияние на силата на Лоренц;

Когато лъч, падащ върху вещество, се забави, се получават рентгенови лъчи;

Предизвиква луминесценция (луминесценция) на някои твърди и течни тела(люминофори);

Те нагряват веществото, падайки върху него.

6. Катодно-лъчева тръба (CRT)

Използвани са явления на термоелектронна емисия и свойства на електронните лъчи.

CRT се състои от електронен пистолет, хоризонтални и вертикални отклоняващи електродни пластини и екран.

В електронния пистолет електроните, излъчвани от нагрятия катод, преминават през електрода на управляващата решетка и се ускоряват от анодите. Електронният пистолет фокусира електронния лъч до точка и променя яркостта на сиянието на екрана. Отклоняващите се хоризонтални и вертикални пластини ви позволяват да преместите електронния лъч на екрана до всяка точка на екрана. Екранът на тръбата е покрит с фосфор, който свети при бомбардиране с електрони.

Има два вида тръби:

1) с електростатично управление на електронния лъч (отклонение на електронния лъч само от електрическото поле);

2) с електромагнитно управление (добавени са магнитни отклоняващи бобини).

Основно приложение на CRT:

кинескопи в телевизионно оборудване;

Компютърни дисплеи;

електронни осцилоскопи в измервателната техника.

Хоствано на Allbest.ru

...

Подобни документи

Вакуумът е състояние на газ под атмосферно налягане. Потокът от електрони във вакуум като вид електрически ток. Явлението на термоелектронната емисия, неговото приложение. Вакуум диод (двуелектродна лампа). Токово-волтова характеристика на диода.

резюме, добавен на 24.10.2008

Понятието електрически ток и условията за неговото възникване. Свръхпроводимостта на металите при ниски температури. Концепциите за електролиза и електролитна дисоциация. Електрически ток в течности. Законът на Фарадей. Свойства на електрическия ток в газове, вакуум.

презентация, добавена на 27.01.2014

Концепцията за електрически ток. Поведение на електронния поток в различни среди. Принципи на работа на вакуумно-електронно-лъчева тръба. Електрически ток в течности, в метали, полупроводници. Понятието и видовете проводимост. Феноменът на прехода електрон-дупка.

презентация, добавена на 11/05/2014

Основни понятия и специални раздели на електродинамиката. Условия за съществуване на електрически ток, изчисляване на неговата работа и мощност. Законът на Ом за постоянен и променлив ток. Волт-амперна характеристика на метали, електролити, газове и вакуум диод.

презентация, добавена на 30.11.2013

Концепцията за електрически ток като подредено движение на заредени частици. Видове електрически батерии и методи за преобразуване на енергия. Устройството на галванична клетка, характеристики на работата на батериите. Класификация на източниците на ток и тяхното приложение.

презентация, добавена на 18.01.2012

Понятието електрически ток, изборът на неговата посока, действие и сила. Движение на частици в проводник, неговите свойства. Електрически вериги и видове връзки. Законът на Джоул-Ленц за количеството топлина, отделяно от проводника, законът на Ом за силата на тока в секцията на веригата.

презентация, добавена на 15.05.2009

Образуването на електрически ток, съществуването, движението и взаимодействието на заредени частици. Теорията за появата на електричество при контакт на два различни метала, създаване на източник на електрически ток, изследване на действието на електрически ток.

презентация, добавена на 28.01.2011

Топлинен ефект на електрически ток. Същността на закона на Джоул-Ленц. Концепцията за оранжерия и оранжерия. Ефективност на използването на вентилаторни нагреватели и кабелно отоплениепарникова почва. Топлинен ефект на електрически ток в устройството на инкубаторите.

презентация, добавена на 26.11.2013

Изчисляване на линейни електрически вериги постоянен ток, определяне на токове във всички клонове на методите на контурни токове, налагане, сгъване. Нелинейни електрически вериги на постоянен ток. Анализ на електрическото състояние на линейни AC вериги.

курсова работа, добавена на 10.05.2013

Концепцията за електрически ток. Законът на Ом за секция на веригата. Характеристики на протичането на тока в метали, феноменът на свръхпроводимост. Термионна емисия във вакуумни диоди. Диелектрични, електролитни и полупроводникови течности; закон на електролизата.

Урок № 40-169 Електрически ток в газове. Електрически ток във вакуум.

При нормални условия газът е диелектрик (Р), т.е. се състои от неутрални атоми и молекули и не съдържа свободни носители на електрически ток.

Проводник газе йонизиран газ, той има електронно-йонна проводимост.

Газова йонизация- това е разпадането на неутрални атоми или молекули в положителни йони и електрони под действието на йонизатор (ултравиолетово, рентгеново и радиоактивно лъчение; нагряване)

и се обяснява с разпадането на атоми и молекули при сблъсъци при високи скорости.

газов разряд- преминаването на електрически ток през газа. Газоразряд се наблюдава в газоразрядни тръби (лампи), когато са изложени на електрическо или магнитно поле.

Рекомбинация на заредени частици

Газът престава да бъде проводник, ако йонизацията спре, това се случва поради рекомбинация (обединяването е противоположно на

заредени частици). Видове газови разряди: независими и несамоподдържащи се.

Несамостоятелен газов разряд- това е разряд, който съществува само под действието на външни йонизатори

Газът в тръбата е йонизиран, електродите се захранват

напрежение (U) и електрически ток се появява в тръбата (I).

С увеличаване на U силата на тока I се увеличава

Когато всички заредени частици, образувани за секунда, достигнат до електродите през това време (при определено напрежение (U *), токът достига насищане (I n). Ако йонизаторът спре, разрядът също спира (I \u003d 0).

Независим газоразряд- разряд в газ, който продължава след прекратяването на външния йонизатор поради йони и електрони в резултат на ударна йонизация (= йонизация с електрически удар); възниква при увеличаване на потенциалната разлика между електродите (възниква електронна лавина).

При определена стойност на напрежението (U пробив), силата на тока отново

се увеличава. Йонизаторът вече не е необходим за поддържане на разряда.

Настъпва йонизация с електронен удар.

Несамоподдържащ се газов разряд може да се превърне в самоподдържащ се газов разряд при U a = U запалване.

Електрическа газова повреда- преход на несамоподдържащ се газов разряд в независим.

Видове независим газов разряд:

1. тлеещ - при ниски налягания(до няколко mm Hg) - наблюдава се в газосветлинни тръби и газови лазери. (дневни лампи)

2. искра - при нормално налягане (P = П атм) и високо напрежение електрическо поле E (мълния - сила на тока до стотици хиляди ампера).

3. корона - при нормално налягане в нееднородно електрическо поле (на върха, огньовете на Св. Елмо).

4. дъга - възниква между близко изместени електроди - висока плътност на тока, ниско напрежение между електродите, (при прожектори, прожекционно филмово оборудване, заваряване, живачни лампи)

плазма- това е четвъртото агрегатно състояние на материята с висока степен на йонизация поради сблъсък на молекули с висока скорост при висока температура; среща се в природата: йоносферата е слабо йонизирана плазма, Слънцето е напълно йонизирана плазма; изкуствена плазма - в газоразрядни лампи.

Плазмата се случва: 1. - нискотемпературна Т< 10 5 К; 2. — высокотемпературная» Т >10 5 К.

Основните свойства на плазмата:

— висока електрическа проводимост;

— силно взаимодействие с външни електрически и магнитни полета.

При T \u003d 20∙ 10 3 ÷ 30∙ 10 3 K всяко вещество е плазма. 99% от материята във Вселената е плазма.

Електрически ток във вакуум.

Вакуумът е силно разреден газ, практически няма сблъсъци на молекули, дължината

свободният път на частиците (разстоянието между сблъсъците) е по-голям от размера на съда

(P "P ~ 10 -13 mm Hg. чл.). Вакуумът се характеризира с електронна проводимост

(токът е движението на електроните), практически няма съпротивление ( Р
).

Във вакуум:

- електрически ток не е възможен, т.к. възможният брой йонизирани молекули не може да осигури електрическа проводимост;

- възможно е да се създаде електрически ток във вакуум, ако се използва източник на заредени частици;

— действието на източник на заредени частици може да се основава на феномена на термоелектронна емисия.

Термионна емисия- феноменът на изтичане на свободни електрони от повърхността на нагрятите тела, излъчването на електрони от твърди или течни тела възниква, когато те се нагряват до температури, съответстващи на видимото сияние на горещ метал. Нагрят метален електрод непрекъснато излъчва електрони, образувайки електронен облак около себе си.

В равновесно състояние броят на електроните, които са напуснали електрода, е равен на броя на електроните, които са се върнали към него (тъй като електродът е положително зареден, когато електроните са загубени). Колкото по-висока е температурата на метала, толкова по-висока е плътността на електронния облак. Електрическият ток във вакуум е възможен в електронни тръби. Вакуумната тръба е устройство, което използва феномена на термионна емисия.

вакуумен диод.

Вакуумният диод е електронна тръба с два електрода (А-анод и К-катод). Вътре в стъкления съд се създава много ниско налягане (10 -6 ÷10 -7 mm Hg), нишката се поставя вътре в катода, за да го загрее. Повърхността на нагретия катод излъчва електрони. Ако анодът е свързан

с “+” на източника на ток, а катодът с “-”, тогава във веригата протича постоянен термионичен ток. Вакуумният диод има еднопосочна проводимост.

CVC (характеристика на напрежението) на вакуумен диод.

При ниски напрежения на анода не всички електрони, излъчвани от катода, достигат до анода и токът е малък. При високи напрежения токът достига насищане, т.е. максимална стойност. Вакуумният диод е еднопосочен проводим и се използва за изправяне на променлив ток.

електронни лъчие поток от бързо летящи електрони във вакуумни тръби и газоразрядни устройства.

Свойства на електронните лъчи:

— отклонение в електрически полета;

- отклоняват се в магнитни полета под действието на силата на Лоренц;

- Рентгеново лъчение се получава при забавяне на лъча, удрящ веществото;

- предизвиква луминесценция (луминесценция) на някои твърди и течни тела (люминофори);

- загрейте веществото, падайки върху него.

Катодно-лъчева тръба (CRT)

— използвани са явленията на термионната емисия и свойствата на електронните лъчи.

Съставът на CRT: електронен пистолет, хоризонтални и вертикални отклоняващи електродни пластини и екран.

Има два вида тръби:

1. с електростатично управление на електронния лъч (отклонение на електронен лъч само от електрическо поле)

2. с електромагнитно управление (добавени са магнитни отклоняващи бобини).

Основно приложение на CRT:кинескопи в телевизионно оборудване; Компютърни дисплеи; електронни осцилоскопи в измервателната техника.

Изпитен въпрос

47. В кой от следните случаи се наблюдава явлението термионна емисия?

А. Йонизация на атомите под въздействието на светлината. Б. Йонизация на атомите като резултат сблъсъцийони при висока температура. Б. Емисия на електрони от повърхността на нагрят катод в телевизионна тръба. Г. Когато електрически ток преминава през разтвор на електролит.

Празнота – така се превежда думата вакуум от латински. Прието е да наричаме вакуум пространство, в което има газ, чието налягане е стотици, а може би и хиляди пъти по-ниско от атмосферното налягане. На нашата планета изкуствено се създава вакуум, тъй като през vivoтакова състояние е невъзможно.

Видове вакуум

Как се държи електрическият ток във вакуум? Като всеки ток, вакуумният ток се появява в присъствието на източник със свободни заредени частици.

Какви частици създават електрически ток във вакуум? За да се създаде вакуум във всеки затворен съд, е необходимо да се изпомпва газ от него. Това най-често се прави с вакуумна помпа. Това е такова устройство, което е необходимо за изпомпване на газ или пара до налягането, необходимо за експеримента.

Има четири вида вакуум: нисък вакуум, среден вакуум, висок вакуум и свръхвисок вакуум.

Ориз. 1. Вакуумни характеристики

Електрически ток във вакуум

Токът във вакуум не може да съществува сам по себе си, тъй като вакуумът е диелектрик. В този случай можете да създадете ток с помощта на термионна емисия. Термионната емисия е явление, при което електроните се освобождават от металите при нагряване. Такива електрони се наричат термоелектрони, а цялото тяло е емитер.

Това явление е забелязано за първи път от американския учен Томас Едисън през 1879 г.

Ориз. 2. Термионна емисия

Емисията се разделя на:

вторичен електронен (избиване от бързи електрони);
термионичен (изпаряване на електрони от горещ катод);
фотоелектронни (електроните се избиват от светлина);
електронни (нокаутиране от силно поле).

Електроните могат да излитат от метала, ако имат достатъчно кинетична енергия. Тя трябва да бъде по-голяма от работната работа на електроните за даден метал. Електроните, излъчени от катода, образуват електронен облак. Половината от тях се връщат в първоначалното си положение. В равновесно състояние броят на излъчените електрони е равен на броя на връщащите се. Плътността на електронния облак е право пропорционална на температурата (т.е., когато температурата се повиши, плътността на облака става по-голяма).

Когато електродите са свързани към източника, a електрическо поле. Ако положителният полюс на източника на ток е свързан към анода (студен електрод), а отрицателният полюс към катода (горещ електрод), тогава силата на електрическото поле ще бъде насочена към нагрятия електрод.

Приложение на електрически ток във вакуум

Електрическият ток във вакуум се използва в различни електронни устройства. Едно такова устройство е вакуумният диод.

Ориз. 3. Вакуум диод

Състои се от цилиндър, който включва 2 електрода - катод и анод.

Какво научихме?

Накратко научихме за електрическия ток във вакуум в тази статия. За съществуването му във вакуум преди всичко е необходимо наличието на свободни заредени частици. Разглеждат се и видовете вакуум и техните характеристики. Необходима за изследването е концепцията за термионна емисия. Информацията може да се използва за изготвяне на доклад и доклад на урок по физика.

Електрически ток във вакуум

Възможно ли е да се разпространява електрически ток във вакуум (от лат. vacuum - празнота)? Тъй като във вакуума няма свободни носители на заряд, той е идеален диелектрик. Появата на йони би довела до изчезването на вакуума и производството на йонизиран газ. Но появата на свободни електрони ще осигури протичането на тока през вакуума. Как да получите свободни електрони във вакуум? С помощта на феномена на термионна емисия - излъчване на електрони от вещество при нагряване.

Вакуумният диод, триод, електронно-лъчева тръба (в старите телевизори) са устройства, чиято работа се основава на явлението термоелектронна емисия. Основният принцип на действие: наличието на огнеупорен материал, през който протича ток - катод, студен електрод, който събира термоелектрони - анод.

Пълен вакуум не може да се получи от никоя помпа. Колкото и да изпомпваме лампата, в нея винаги ще останат следи от газ. Следователно в една лампа електрическият ток, с който току-що се срещнахме, всъщност не преминава във вакуум, а в много разреден газ.

Съвременните помпи произвеждат толкова висок вакуум, че молекулите, останали в разрядната тръба, практически нямат ефект върху движението на електроните и токът протича по същия начин, както при пълен вакуум. Въпреки това, в някои случаи лампата умишлено не е евакуирана до тази степен. В такава лампа електроните многократно се сблъскват с газови молекули по пътя си. При удар те предават част от енергията си на молекулите на газа. Обикновено тази енергия се използва за загряване на газа, но при определени условия, молекулите или атомите на газа го излъчват под формата на светлина. Такива светещи тръби могат да се видят над вратите на метрото, по витрините и табелите на магазините.

Преминаването на електрически ток в газ е изключително сложно и разнообразно явление. Една от формите му е електрическа дъгаизползва се при електрическо заваряване и топене на метали.

Температурата в него при атмосферно налягане е около 3700 градуса. В дъга, горяща в газ, компресиран до 20 атмосфери, температурата достига 5900 градуса, тоест до температурата на повърхността на Слънцето.

Електрическата дъга излъчва ярка Бяла светлинаи затова се използва и като мощен източник на светлина в прожекционни лампи и прожектори.

Друга форма на електрически разряд е разпадането на газ. Ще съберем две противоположно заредени метални топки (вижте снимката на корицата). В този случай електрическото поле между тях се увеличава. Накрая той става толкова голям, че дърпа електрони от въздушните молекули между топките. Въздухът е йонизиран. Получените свободни електрони и йони се втурват към топките. По пътя си те разбиват нови молекули, създават нови йони. Въздухът за момент става проводим.

Приближавайки се до топките, йоните неутрализират зарядите на топките; полето изчезва. Останалите йони се рекомбинират в молекули. Въздухът отново е изолатор.

Всичко това се случва за част от секундата. Сривът е придружен от искра и пукнатина. Искрата е резултат от сиянието на молекулите, възбудени от ударите на летящи заряди. Пукането се причинява от разширяването на въздуха поради нагряването му по пътя на искрата.

Това явление прилича на мълния и гръм в миниатюра. Всъщност мълнията е същият електрически разряд, който възниква, когато два противоположно заредени облака се приближат или между облак и Земята.

Сега ще съберем не две предварително заредени топки, а два въглеродни или метални електрода, свързани към достатъчно мощен генератор. Възникващият между тях разряд не спира, тъй като благодарение на генератора електродите не се неутрализират от йоните, попадащи върху тях. Вместо много краткотраен пробив на въздуха се създава стабилна електрическа дъга (фиг. 12), за която вече говорихме по-горе. Високата температура, която се развива в дъгата, поддържа йонизираното състояние на въздуха между електродите, а също така създава значителна термойонна емисия от катода.

Преди да говорим за механизма, чрез който електрически ток се разпространява във вакуум, е необходимо да разберем какъв вид среда е това.

Определение.Вакуумът е състоянието на газ, при което свободният път на частица над размерсъд. Тоест такова състояние, в което молекула или атом на газ лети от една стена на съда към друга, без да се сблъсква с други молекули или атоми. Съществува и концепцията за дълбочина на вакуума, която характеризира малкия брой частици, които винаги остават във вакуум.

За съществуването на електрически ток е необходимо наличието на свободни носители на заряд. Откъде идват те в космическа област с много ниско съдържание на материя? За да се отговори на този въпрос, е необходимо да се разгледа експериментът, проведен от американския физик Томас Едисън (фиг. 1). По време на експеримента бяха поставени две плочи вакуумна камераи затворен извън него във верига с включения електрометър. След нагряване на една плоча електрометърът показва отклонение от нулата (фиг. 2).

Резултатът от експеримента се обяснява по следния начин: в резултат на нагряване металът започва да излъчва електрони от атомната си структура, по аналогия с излъчването на водни молекули по време на изпаряване. Нагретият метал заобикаля електронното езеро. Това явление се нарича термионна емисия.

Ориз. 2. Схема на експеримента на Едисон

Много технически важностима използването на така наречените електронни лъчи.

Определение.Електронен лъч е поток от електрони, чиято дължина е много по-голяма от ширината му. Получаването му е доста лесно. Достатъчно е да се вземе вакуумна тръба, през която преминава токът, и да се направи дупка в анода, към която отиват разпръснатите електрони (т.нар. електронен пистолет) (фиг. 3).

Ориз. 3. Електронен пистолет

Електронните лъчи имат редица ключови свойства:

В резултат на наличието на висока кинетична енергия те оказват термичен ефект върху материала, в който се разбиват. Това свойство се използва при електронно заваряване. Електронното заваряване е необходимо, когато поддържането на чистотата на материалите е важно, например при заваряване на полупроводници.

При сблъсък с метали, електронните лъчи, забавяйки се, излъчват рентгенови лъчи, използвани в медицината и техниката (фиг. 4).

Ориз. 4. Снимка, направена с рентгеново лъчение ()

Когато електронен лъч удари някои вещества, наречени фосфори, възниква сияние, което прави възможно създаването на екрани, които помагат за наблюдение на движението на лъча, разбира се, невидими за невъоръжено око.

Възможността за управление на движението на лъчите с помощта на електрически и магнитни полета.

Трябва да се отбележи, че температурата, при която може да се постигне термионна емисия, не може да надвишава температурата, при която се разрушава металната структура.

Първоначално Едисън използва следната конструкция, за да получи ток във вакуум. От едната страна на вакуумната тръба е поставен проводник, включен във веригата, а от другата страна е поставен положително зареден електрод (виж фиг. 5):

В резултат на преминаването на ток през проводника той започва да се нагрява, излъчвайки електрони, които са привлечени от положителния електрод. В крайна сметка има насочено движение на електрони, което всъщност е електрически ток. Въпреки това, броят на така излъчените електрони е твърде малък, което дава твърде малък ток за всякаква употреба. Този проблем може да бъде преодолян чрез добавяне на друг електрод. Такъв електрод с отрицателен потенциал се нарича индиректен електрод с нажежаема жичка. При използването му броят на движещите се електрони се увеличава многократно (фиг. 6).

Ориз. 6. Използване на индиректна подгряваща свещ

Трябва да се отбележи, че проводимостта на тока във вакуум е същата като тази на металите - електронна. Въпреки че механизмът за появата на тези свободни електрони е съвсем различен.

На базата на явлението термоелектронна емисия е създадено устройство, наречено вакуумен диод (фиг. 7).

Ориз. 7. Обозначение на вакуумния диод на електрическата верига

Нека разгледаме по-отблизо вакуумния диод. Има два вида диоди: диод с нишка и анод и диод с нишка, анод и катод. Първият се нарича диод с директна нажежаема жичка, вторият - индиректен диод. В технологията се използват както първият, така и вторият тип, но диодът с директно нагряване има такъв недостатък, че при нагряване съпротивлението на нишката се променя, което води до промяна в тока през диода. И тъй като някои операции, използващи диоди, изискват напълно постоянен ток, по-подходящо е да се използва вторият тип диоди.

И в двата случая температурата на нажежаемата жичка за ефективно излъчване трябва да бъде .

Диодите се използват за коригиране на променливи токове. Ако диодът се използва за преобразуване на индустриални токове, тогава той се нарича кенотрон.

Електродът, разположен близо до елемента, излъчващ електрони, се нарича катод (), другият се нарича анод (). В правилна връзкас увеличаване на напрежението токът се увеличава. При обратното свързване токът изобщо няма да тече (фиг. 8). По този начин вакуумните диоди се сравняват благоприятно с полупроводниковите диоди, в които при повторно включване токът, макар и минимален, присъства. Поради това свойство вакуумните диоди се използват за изправяне на променливи токове.

Ориз. 8. Токово-волтова характеристика на вакуумен диод

Друго устройство, създадено на базата на процесите на протичане на тока във вакуум, е електрически триод (фиг. 9). Дизайнът му се различава от диодния по наличието на трети електрод, наречен решетка. Също така на основата на принципите на тока във вакуум е инструмент като електронно-лъчева тръба, която е основната част от такива инструменти като осцилоскоп и тръбни телевизори.

Ориз. 9. Схема на вакуумен триод

Както бе споменато по-горе, въз основа на свойствата на разпространение на тока във вакуум е проектирано такова важно устройство като електронно-лъчева тръба. В основата на работата си тя използва свойствата на електронните лъчи. Помислете за структурата на това устройство. Катодната тръба се състои от вакуумна колба с удължител, електронен пистолет, два катода и две взаимно перпендикулярни двойки електроди (фиг. 10).

Ориз. 10. Структурата на електронно-лъчева тръба

Принципът на действие е следният: електроните, излъчени от пистолета в резултат на термионна емисия, се ускоряват поради положителния потенциал на анодите. След това, като приложим желаното напрежение към двойките контролни електроди, можем да отклоним електронния лъч, както желаем, хоризонтално и вертикално. След това насоченият лъч пада върху фосфорния екран, което ни позволява да видим изображението на траекторията на лъча върху него.

Катодната тръба се използва в инструмент, наречен осцилоскоп (фиг. 11), предназначен за изследване на електрически сигнали, и в кинескопични телевизори, с единственото изключение, че там електронните лъчи се управляват от магнитни полета.

В следващия урок ще анализираме преминаването на електрически ток в течности.

Библиография

Тихомирова С.А., Яворски Б.М. Физика (основно ниво) - М .: Мнемозина, 2012.
Генденщайн Л.Е., Дик Ю.И. Физика 10 клас. – М.: Илекса, 2005.
Мякишев Г.Я., Синяков А.З., Слободсков Б.А. Физика. Електродинамика. – М.: 2010 г.