Električna struja u vakuumskim tekućinama. Električna struja u vakuumu. Elektronska emisija. Kako se električna struja može pojaviti u vakuumu?

Električna struja se može generirati ne samo u metalima, već iu vakuumu, na primjer u radio cijevima, u cijevima katodnih zraka. Hajde da saznamo prirodu struje u vakuumu.

Metali sadrže veliki broj slobodnih elektrona koji se nasumično kreću. Kada se elektron približi površini metala, privlačne sile koje djeluju na njega sa strane pozitivnih jona i usmjerene prema unutra sprječavaju elektron da napusti metal. Rad koji se mora obaviti da bi se uklonio elektron iz metala u vakuumu naziva se radna funkcija. Za različite metale je drugačije. Dakle, za volfram je jednako 7,2*10 -19 j. Ako je energija elektrona manja od radne funkcije, on ne može napustiti metal. Postoji mnogo elektrona, čak i na sobnoj temperaturi, čija energija nije mnogo veća od radne funkcije. Napuštajući metal, udaljavaju se od njega na kratku udaljenost i pod utjecajem privlačnih sila jona vraćaju se u metal, zbog čega se stvara tanak sloj odlaznih i povratnih elektrona, koji su u dinamičkoj ravnoteži. , formira se blizu površine. Zbog gubitka elektrona, površina metala postaje pozitivno nabijena.

Da bi elektron napustio metal, mora izvršiti rad protiv odbojnih sila električnog polja elektronskog sloja i protiv sila električnog polja pozitivno nabijene površine metala (Sl. 85. a). Na sobnoj temperaturi gotovo da nema elektrona koji bi mogli pobjeći izvan nabijenog dvostrukog sloja.

Da bi elektroni pobjegli izvan dvostrukog sloja, moraju imati energiju mnogo veću od radne funkcije. Da bi se to postiglo, energija se prenosi elektronima izvana, na primjer zagrijavanjem. Emisija elektrona od strane zagrijanog tijela naziva se termoionska emisija. To je jedan od dokaza prisustva slobodnih elektrona u metalu.

U takvom eksperimentu može se uočiti fenomen termoionske emisije. Nakon što smo elektrometar naelektrisali pozitivno (sa elektrificirane staklene šipke), spojimo ga provodnikom na elektrodu A demonstracione vakuumske lampe (Sl. 85, b). Elektrometar se ne prazni. Nakon što smo zatvorili krug, zagrijavamo nit K. Vidimo da igla elektrometra pada - elektrometar se isprazni. Elektroni koje emituje vruća nit privlače pozitivno nabijenu elektrodu A i neutraliziraju njen naboj. Protok termoelektronskih elektrona od filamenta do elektrode A pod utjecajem električnog polja formirao je električnu struju u vakuumu.

Ako je elektrometar negativno nabijen, onda se u takvom eksperimentu neće isprazniti. Elektroni koji izlaze iz filamenta više ne privlače elektroda A, već se, naprotiv, odbijaju od nje i vraćaju nazad u filament.

Sastavimo električni krug (slika 86). Kada se navoj K ne zagrije, krug između njega i elektrode A je otvoren - igla galvanometra je na nuli. U njegovom kolu nema struje. Zatvaranjem ključa zagrijavamo filament. Struja je tekla kroz kolo galvanometra, dok su termoelektroni zatvarali krug između niti i elektrode A, formirajući tako električnu struju u vakuumu. Električna struja u vakuumu je usmjereni tok elektrona pod utjecajem električnog polja. Brzina usmjerenog kretanja elektrona koji formiraju struju u vakuumu je milijarde puta veća od brzine usmjerenog kretanja elektrona koji formiraju struju u metalima. Dakle, brzina protoka elektrona na anodi radio prijemnih lampi doseže nekoliko hiljada kilometara u sekundi.

U ovoj lekciji nastavljamo sa proučavanjem strujanja u različitim medijima, posebno u vakuumu. Razmotrit ćemo mehanizam formiranja slobodnih naboja, razmotriti glavne tehničke uređaje koji rade na principima struje u vakuumu: diodu i katodnu cijev. Takođe ćemo ukazati na osnovna svojstva elektronskih zraka.

Rezultat eksperimenta se objašnjava na sljedeći način: kao rezultat zagrijavanja, metal počinje emitovati elektrone iz svoje atomske strukture, slično emisiji molekula vode tokom isparavanja. Zagrijani metal je okružen oblakom elektrona. Ovaj fenomen se naziva termoionska emisija.

Rice. 2. Shema Edisonovog eksperimenta

Svojstvo elektronskih snopova

U tehnologiji je veoma važna upotreba takozvanih elektronskih zraka.

Definicija. Elektronski snop je tok elektrona čija je dužina mnogo veća od širine. Prilično je lako dobiti. Dovoljno je uzeti vakuumsku cijev kroz koju teče struja i napraviti rupu u anodi u koju idu ubrzani elektroni (tzv. elektronski top) (slika 3).

Rice. 3. Elektronski pištolj

Elektronski snopovi imaju niz ključnih svojstava:

Kao rezultat njihove visoke kinetičke energije, oni imaju toplinski učinak na materijal na koji udaraju. Ovo svojstvo se koristi u elektronskom zavarivanju. Elektronsko zavarivanje je neophodno u slučajevima kada je važno održavanje čistoće materijala, na primjer, kod zavarivanja poluvodiča.

Prilikom sudara sa metalima, snopovi elektrona usporavaju i emituju X-zrake koje se koriste u medicini i tehnologiji (slika 4).

Rice. 4. Fotografija snimljena rendgenskim zracima ()

Kada elektronski snop pogodi određene supstance koje se nazivaju fosfori, dolazi do sjaja, što omogućava stvaranje ekrana koji pomažu u praćenju kretanja zraka, koje je, naravno, nevidljivo golim okom.
Sposobnost kontrole kretanja zraka pomoću električnih i magnetnih polja.

Treba napomenuti da temperatura na kojoj se može postići termoionska emisija ne može premašiti temperaturu na kojoj je metalna struktura uništena.

U početku je Edison koristio sljedeći dizajn za generiranje struje u vakuumu. Na jednoj strani vakuumske cijevi postavljen je provodnik spojen na strujno kolo, a s druge strane pozitivno nabijena elektroda (vidi sliku 5):

Rice. 5

Kao rezultat prolaska struje kroz provodnik, počinje se zagrijavati, emitirajući elektrone koje privlači pozitivna elektroda. Na kraju dolazi do usmjerenog kretanja elektrona, što je, u stvari, električna struja. Međutim, broj elektrona koji se tako emituju je premali, što rezultira premalom strujom za bilo kakvu upotrebu. Ovaj problem se može prevazići dodavanjem druge elektrode. Takva elektroda s negativnim potencijalom naziva se elektroda s indirektnom niti. Njegovom upotrebom se broj elektrona u pokretu povećava nekoliko puta (slika 6).

Rice. 6. Korištenje indirektne elektrode s filamentom

Vrijedi napomenuti da je vodljivost struje u vakuumu ista kao i metala - elektronska. Iako je mehanizam pojave ovih slobodnih elektrona potpuno drugačiji.

Na osnovu fenomena termoionske emisije stvoren je uređaj nazvan vakuum dioda (slika 7).

Rice. 7. Oznaka vakuum diode na električnoj shemi

Vakumska dioda

Pogledajmo bliže vakuumsku diodu. Postoje dvije vrste dioda: dioda sa filamentom i anodom i dioda sa filamentom, anodom i katodom. Prva se naziva dioda s direktnim vlaknom, a druga dioda s indirektnim vlaknom. U tehnologiji se koriste i prvi i drugi tip, međutim dioda s direktnim vlaknom ima nedostatak što se pri zagrijavanju mijenja otpor niti, što podrazumijeva promjenu struje kroz diodu. A budući da neke operacije pomoću dioda zahtijevaju potpuno konstantnu struju, preporučljivije je koristiti drugu vrstu dioda.

U oba slučaja, temperatura filamenta za efektivnu emisiju mora biti jednaka .

Diode se koriste za ispravljanje naizmjeničnih struja. Ako se dioda koristi za pretvaranje industrijskih struja, onda se naziva kenotron.

Elektroda koja se nalazi u blizini elementa koji emituje elektrone naziva se katoda (), druga se naziva anoda (). Kada je spojen ispravno, struja raste kako napon raste. Kada se spoji obrnuto, struja neće teći (slika 8). Na ovaj način, vakuumske diode su povoljnije u usporedbi s poluvodičkim diodama, u kojima, kada se ponovo uključe, postoji struja, iako minimalna. Zbog ovog svojstva, vakuum diode se koriste za ispravljanje naizmjeničnih struja.

Rice. 8. Strujna naponska karakteristika vakuum diode

Drugi uređaj stvoren na osnovu procesa strujanja u vakuumu je električna trioda (slika 9). Njegov dizajn se razlikuje od dizajna diode po prisutnosti treće elektrode, koja se naziva rešetka. Uređaj kao što je katodna cijev, koji čini većinu uređaja kao što su osciloskop i cijevni televizori, također se zasniva na principima struje u vakuumu.

Rice. 9. Vakuumski triodni krug

Katodna cijev

Kao što je gore spomenuto, na osnovu svojstava širenja struje u vakuumu, dizajniran je tako važan uređaj kao što je katodna cijev. Njegov rad se zasniva na svojstvima elektronskih zraka. Pogledajmo strukturu ovog uređaja. Katodna cijev se sastoji od vakumske boce s ekspanzijom, elektronskog topa, dvije katode i dva međusobno okomita para elektroda (slika 10).

Rice. 10. Struktura katodne cijevi

Princip rada je sljedeći: elektroni emitirani iz pištolja uslijed termoionske emisije se ubrzavaju zbog pozitivnog potencijala na anodama. Zatim, primjenom željenog napona na parove kontrolnih elektroda, možemo skrenuti snop elektrona po želji, horizontalno i vertikalno. Nakon toga usmjereni snop pada na fosforni ekran, što nam omogućava da na njemu vidimo sliku putanje snopa.

Katodna cijev se koristi u instrumentu zvanom osciloskop (slika 11), dizajniranom za proučavanje električnih signala, i u CRT televizorima, sa jedinim izuzetkom da se elektronski snopovi tamo kontroliraju magnetnim poljima.

Rice. 11. Osciloskop ()

U sljedećoj lekciji ćemo se osvrnuti na prolazak električne struje u tekućinama.

Bibliografija

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizika (osnovni nivo) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizika 10. razred. - M.: Ilexa, 2005.
Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. fizika. Elektrodinamika. - M.: 2010.

Physics.kgsu.ru ().
Cathedral.narod.ru ().

Zadaća

Šta je elektronska emisija?
Koji su načini kontrole elektronskih zraka?
Kako provodljivost poluvodiča ovisi o temperaturi?
Za što se koristi elektroda s indirektnim filamentom?
*Koje je glavno svojstvo vakuum diode? Zbog čega je to?

Električna struja je uređeno kretanje električnih naboja. Može se dobiti, na primjer, u vodiču koji povezuje nabijeno i nenabijeno tijelo. Međutim, ova struja će prestati čim potencijalna razlika između ovih tijela postane nula. Uređena struja će postojati i u vodiču koji povezuje ploče napunjenog kondenzatora. U ovom slučaju struja je praćena neutralizacijom naboja koji se nalaze na pločama kondenzatora i nastavlja se sve dok razlika potencijala kondenzatorskih ploča ne postane nula.

Ovi primjeri pokazuju da električna struja u vodiču nastaje samo kada postoje različiti potencijali na krajevima vodiča, odnosno kada u njemu postoji električno polje.

Ali u razmatranim primjerima struja ne može biti dugotrajna, jer se u procesu kretanja naelektrisanja potencijali tijela brzo izjednačuju i električno polje u vodiču nestaje.

Stoga je za dobivanje struje potrebno održavati različite potencijale na krajevima vodiča. Da biste to učinili, možete prenijeti naboje s jednog tijela na drugo natrag kroz drugi provodnik, formirajući za to zatvoreni krug. Međutim, pod utjecajem sila istog električnog polja takav prijenos naboja je nemoguć, jer je potencijal drugog tijela manji od potencijala prvog. Stoga je prijenos moguć samo silama neelektričnog porijekla. Prisutnost takvih sila osigurava izvor struje uključen u krug.

Sile koje djeluju u izvoru struje prenose naboj sa tijela nižeg potencijala na tijelo većeg potencijala i istovremeno rade. Dakle, mora imati energiju.

Izvori struje su galvanske ćelije, baterije, generatori itd.

Dakle, glavni uvjeti za nastanak električne struje su: prisutnost izvora struje i zatvoreno kolo.

Prolazak struje u strujnom kolu je praćen nizom lako uočljivih pojava. Na primjer, u nekim tekućinama, kada struja prođe kroz njih, na elektrodama uronjenim u tekućinu uočava se oslobađanje tvari. Struja u gasovima je često praćena sjajem gasova itd. Električnu struju u gasovima i vakuumu proučavao je izvanredni francuski fizičar i matematičar Andre Mari Amper, zahvaljujući kome danas znamo prirodu takvih pojava.

Kao što znate, vakuum je najbolji izolator, odnosno prostor iz kojeg je ispumpan vazduh.

Ali moguće je dobiti električnu struju u vakuumu, za što je potrebno u nju uvesti nosače naboja.

Uzmimo posudu iz koje je ispumpan zrak. U ovu posudu su zalemljene dvije metalne ploče - dvije elektrode. Jednu od njih A (anodu) povezujemo s pozitivnim izvorom struje, a drugu K (katodu) s negativnim. Napon između njih je dovoljan za dovođenje 80 - 100 V.

Spojimo osjetljivi miliampermetar na kolo. Uređaj ne pokazuje nikakvu struju; ovo ukazuje da električna struja ne postoji u vakuumu.

Hajde da promenimo iskustvo. Kao katodu zalemimo žicu u posudu - navoj, sa izvučenim krajevima. Ova nit će i dalje biti katoda. Koristeći drugi izvor struje, zagrijavamo ga. Primijetit ćemo da čim se nit zagrije, uređaj spojen na strujno kolo pokazuje električnu struju u vakuumu, a to je veća što se nit više zagrijava. To znači da kada se nit zagrije, ona osigurava prisustvo nabijenih čestica u vakuumu;

Kako su ove čestice nabijene? Iskustvo može dati odgovor na ovo pitanje. Zamijenimo polove elektroda zalemljenih u posudu - navoj ćemo učiniti anodom, a suprotni pol - katodom. I iako se filament zagrijava i šalje nabijene čestice u vakuum, nema struje.

Iz toga slijedi da su te čestice negativno nabijene jer se odbijaju od elektrode A kada je negativno nabijena.

Šta su to čestice?

Prema elektronskoj teoriji, slobodni elektroni u metalu su u haotičnom kretanju. Kada se filament zagrije, ovo kretanje se pojačava. U isto vrijeme, neki elektroni, stječući energiju koja je dovoljna za izlazak, izlete iz niti, formirajući oko nje "elektronski oblak". Kada se između filamenta i anode formira električno polje, elektroni lete do elektrode A ako je spojena na pozitivni pol baterije, a odbijaju se nazad u nit ako je spojena na negativni pol, tj. istog naboja kao i elektroni.

Dakle, električna struja u vakuumu je usmjereni tok elektrona.

Rice. 2. Shema Edisonovog eksperimenta

Svojstvo elektronskih snopova

U tehnologiji je veoma važna upotreba takozvanih elektronskih zraka.

Rice. 3. Elektronski pištolj

Elektronski snopovi imaju niz ključnih svojstava:

Prilikom sudara sa metalima, snopovi elektrona usporavaju i emituju X-zrake koje se koriste u medicini i tehnologiji (slika 4).

Rice. 4. Fotografija snimljena rendgenskim zracima ()

Kada elektronski snop pogodi određene supstance koje se nazivaju fosfori, dolazi do sjaja, što omogućava stvaranje ekrana koji pomažu u praćenju kretanja zraka, koje je, naravno, nevidljivo golim okom.
Sposobnost kontrole kretanja zraka pomoću električnih i magnetnih polja.

Treba napomenuti da temperatura na kojoj se može postići termoionska emisija ne može premašiti temperaturu na kojoj je metalna struktura uništena.

Rice. 5

Rice. 6. Korištenje indirektne elektrode s filamentom

Vrijedi napomenuti da je vodljivost struje u vakuumu ista kao i metala - elektronska. Iako je mehanizam pojave ovih slobodnih elektrona potpuno drugačiji.

Na osnovu fenomena termoionske emisije stvoren je uređaj nazvan vakuum dioda (slika 7).

Rice. 7. Oznaka vakuum diode na električnoj shemi

Vakumska dioda

U oba slučaja, temperatura filamenta za efektivnu emisiju mora biti jednaka .

Diode se koriste za ispravljanje naizmjeničnih struja. Ako se dioda koristi za pretvaranje industrijskih struja, onda se naziva kenotron.

Rice. 8. Strujna naponska karakteristika vakuum diode

Rice. 9. Vakuumski triodni krug

Katodna cijev

Rice. 10. Struktura katodne cijevi

Rice. 11. Osciloskop ()

U sljedećoj lekciji ćemo se osvrnuti na prolazak električne struje u tekućinama.

Bibliografija

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizika (osnovni nivo) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizika 10. razred. - M.: Ilexa, 2005.
Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. fizika. Elektrodinamika. - M.: 2010.

Physics.kgsu.ru ().
Cathedral.narod.ru ().

Zadaća

Šta je elektronska emisija?
Koji su načini kontrole elektronskih zraka?
Kako provodljivost poluvodiča ovisi o temperaturi?
Za što se koristi elektroda s indirektnim filamentom?
*Koje je glavno svojstvo vakuum diode? Zbog čega je to?

Najvažniji uređaji u elektronici prve polovine dvadesetog veka. Postojale su vakuumske cijevi koje su koristile električnu struju u vakuumu. Međutim, zamijenili su ih poluvodički uređaji. Ali i danas se struja u vakuumu koristi u katodnim cijevima, u vakuumskom topljenju i zavarivanju, uključujući i svemir, te u mnogim drugim instalacijama. Ovo određuje važnost proučavanja električne struje u vakuumu.

Vakuum (od lat.vakuum– praznina) – stanje gasa pri pritisku manjem od atmosferskog. Ovaj koncept se odnosi na gas u zatvorenoj posudi ili u posudi iz koje se gas pumpa, a često i na gas u slobodnom prostoru, kao što je prostor. Fizička karakteristika vakuuma je odnos između slobodnog puta molekula i veličine posude, između elektroda uređaja itd.

Fig.1. Evakuacija vazduha iz plovila

Kada je u pitanju vakuum, iz nekog razloga misle da je to potpuno prazan prostor. U stvari, to nije tako. Ako se vazduh ispumpava iz posude (Fig.1 ), tada će se broj molekula u njemu vremenom smanjivati, iako je nemoguće ukloniti sve molekule iz posude. Dakle, kada možemo smatrati da je u posudi stvoren vakuum?

Molekule zraka, krećući se haotično, često se sudaraju jedni s drugima i sa zidovima posude. Između takvih sudara, molekuli lete određene udaljenosti, koje se nazivaju slobodnim putem molekula. Jasno je da kada se zrak ispumpava, koncentracija molekula (njihov broj po jedinici volumena) opada, a srednji slobodni put raste. A onda dolazi trenutak kada srednja slobodna putanja postaje jednaka veličini posude: molekul se kreće od zida do zida posude, praktično ne nailazeći na druge molekule. Tada vjeruju da je u posudi stvoren vakuum, iako u njoj još uvijek može biti mnogo molekula. Jasno je da se u manjim posudama stvara vakuum pri većim pritiscima plina u njima nego u većim posudama.

Ako nastavite da ispumpavate vazduh iz posude, kažu da se u njoj stvara dublji vakuum. U dubokom vakuumu, molekul može putovati od zida do zida mnogo puta prije nego što naiđe na drugi molekul.

Gotovo je nemoguće ispumpati sve molekule iz posude.

Odakle dolaze besplatni nosači punjenja u vakuumu?

Ako se u posudi stvori vakuum, onda u njoj još uvijek ima mnogo molekula, neki od njih mogu biti ionizirani. Ali u takvoj posudi ima malo nabijenih čestica koje mogu otkriti primjetnu struju.

Kako možemo dobiti dovoljan broj besplatnih nosača naboja u vakuumu? Ako zagrijete provodnik propuštanjem električne struje kroz njega ili na neki drugi način (Fig.2 ), tada će neki od slobodnih elektrona u metalu imati dovoljno energije da napuste metal (izvrše radnu funkciju). Fenomen emisije elektrona iz užarenih tijela naziva se termoionska emisija.

Rice. 2. Emisija elektrona od vrućeg provodnika

Elektronika i radio su skoro iste godine. Istina, u početku je radio radio bez vršnjaka, ali kasnije elektronskih uređaja postao materijalna osnova radija, ili, kako se kaže, njegova elementarna osnova.

Početak elektronike može se pratiti još od 1883. godine, kada je poznati Thomas Alpha Edison, pokušavajući produžiti život rasvjetne lampe sa karbonskom niti, u cilindar lampe uveo metalnu elektrodu iz koje je bio evakuiran zrak.

Upravo je ovo iskustvo dovelo Edisona do njegovog jedinog fundamentalnog naučnog otkrića, koje je činilo osnovu svih vakuumskih cijevi i sve elektronike prije perioda tranzistora. Fenomen koji je otkrio kasnije je postao poznat kao termoionska emisija.

Na površini, Edisonov eksperiment je izgledao prilično jednostavno. Spojio je bateriju i galvanometar na terminal elektrode i jedan od terminala žarne niti zagrijane električnom strujom.

Igla galvanometra se skretala kad god je plus baterije spojen na elektrodu, a minus na navoj. Ako se promijeni polaritet, struja u kolu je prestala.

Edison je objavio ovaj efekat i dobio patent za otkriće. Istina, on, kako kažu, nije doveo svoj rad do kraja i nije objasnio fizičku sliku fenomena. U to vrijeme elektron još nije bio otkriven, a koncept "termionske emisije", prirodno, mogao se pojaviti tek nakon otkrića elektrona.

To je suština toga. U vrućoj metalnoj niti, brzina i energija elektrona se toliko povećavaju da se odvajaju od površine niti i jure u prostor koji ga okružuje u slobodnom toku. Elektroni koji izlaze iz niti mogu se uporediti sa raketama koje su savladale silu gravitacije. Ako je plus baterija spojena na elektrodu, tada će električno polje unutar cilindra između filamenta i elektrode usmjeriti elektrone prema njoj. To jest, električna struja će teći unutar lampe.

Protok elektrona u vakuumu je vrsta električne struje. Takva električna struja u vakuumu može se dobiti ako se zagrijana katoda, koja je izvor "isparivih" elektrona, i anoda stave u posudu iz koje se pažljivo ispumpava zrak. Između katode i anode stvara se električno polje, dajući brzinu elektronima u određenom smjeru.

U televizijskim cijevima, radio cijevima, instalacijama za topljenje metala elektronskim snopom i mnogim drugim instalacijama, elektroni se kreću u vakuumu. Kako se dobijaju tokovi elektrona u vakuumu? Kako se upravlja ovim tokovima?

Fig.3

Znamo da metali imaju elektrone provodljivosti. Prosječna brzina kretanja ovih elektrona ovisi o temperaturi metala: što je temperatura viša, to je veća. Postavimo dvije metalne elektrode u vakuum na određenoj udaljenosti jedna od druge (Fig.3 ) i stvoriti određenu potencijalnu razliku između njih. U krugu neće biti struje, što ukazuje na nepostojanje slobodnih električnih nosača naboja u prostoru između elektroda. Posljedično, u metalima postoje slobodni elektroni, ali oni se zadržavaju unutar metala i na uobičajenim temperaturama praktično

ne mogu izaći iz toga. Da bi elektroni pobjegli iz metala (slično bijegu molekula iz tekućine tijekom njenog isparavanja), oni moraju savladati sile električnog privlačenja iz viška pozitivnog naboja koji je nastao u metalu kao rezultat bijega elektrona, kao i odbojne sile od elektrona koji su ranije pobjegli i formirali elektronski "oblak" u blizini metalne površine. Drugim riječima, da bi iz metala izletio u vakuum, elektron mora obaviti određenu količinu posla.Aprotiv ovih sila je, naravno, različita za različite metale. Ovo djelo se zoveradna funkcija elektrona iz metala. Radnu funkciju obavljaju elektroni zbog svoje kinetičke energije. Stoga je jasno da iz metala ne mogu pobjeći spori elektroni, i to samo oni čija kinetička energijaE To prelazi radnu funkciju, tjE To ≥ A. Oslobađanje slobodnih elektrona iz metala naziva seelektronska emisija .

Da bi postojala elektronska emisija, potrebno je elektronima provodljivosti metala prenijeti kinetičku energiju dovoljnu da izvrši radnu funkciju. U zavisnosti od načina davanja potrebne kinetičke energije elektronima, postoje različite vrste elektronske emisije. Ako se elektronima provodljivosti preda energija zbog bombardiranja metala izvana nekim drugim česticama (elektronima, jonima),sekundarna elektronska emisija . Emisija elektrona može nastati pod uticajem zračenja metala svetlošću. U ovom slučaju se posmatrafotoemisija , ilifotoelektrični efekat . Moguće je i da elektroni budu izbačeni iz metala pod uticajem jakog električnog polja -autoelektronske emisije . Konačno, elektroni mogu dobiti kinetičku energiju zagrijavanjem tijela. U ovom slučaju govore otermoionska emisija .

Razmotrimo detaljnije fenomen termoionske emisije i njegovu primjenu.

Na uobičajenim temperaturama, mali broj elektrona može imati kinetičku energiju uporedivu s radnom funkcijom elektrona iz metala. Sa povećanjem temperature, broj takvih elektrona raste i kada se metal zagrije na temperature reda od 1000 - 1500 stepeni, značajan broj elektrona će već imati energiju koja premašuje radnu funkciju metala. Upravo ti elektroni mogu izletjeti iz metala, ali se ne udaljavaju od njegove površine, jer metal postaje pozitivno nabijen i privlači elektrone. Stoga se u blizini zagrijanog metala stvara "oblak" elektrona. Neki od elektrona iz ovog "oblaka" se vraćaju nazad u metal, au isto vrijeme novi elektroni lete iz metala. U ovom slučaju se uspostavlja dinamička ravnoteža između elektronskog „plina“ i elektronskog „oblaka“, kada se broj elektrona koji pobegnu iz metala u određenom vremenu uporedi sa brojem elektrona koji se vraćaju iz „oblaka“ u metala u isto vreme.

Električna struja u vakuumskim tekućinama. Električna struja u vakuumu. Elektronska emisija. Kako se električna struja može pojaviti u vakuumu?

Novi članci

Popularni članci