Áram, elektromos áram vákuumban. Elektrovákuum készülékek Elektromos áramok vákuumgázokban

Elektromos áram nem csak fémekben, hanem vákuumban is előállítható, például rádiócsövekben, katódsugárcsövekben. Nézzük meg az áram természetét vákuumban.

A fémek nagyszámú szabad, véletlenszerűen mozgó elektront tartalmaznak. Amikor egy elektron megközelíti a fém felületét, a pozitív ionok oldaláról rá ható, befelé irányuló vonzó erők megakadályozzák, hogy az elektron elhagyja a fémet. Azt a munkát, amelyet el kell végezni ahhoz, hogy egy elektront vákuumban eltávolítsunk a fémből, ún munka funkció. Különböző fémeknél eltérő. Tehát a wolfram esetében egyenlő 7,2*10 -19 j. Ha egy elektron energiája kisebb, mint a munkafüggvényé, akkor nem hagyhatja el a fémet. Sok elektron még azzal is szobahőmérséklet, amelynek energiája nem sokkal nagyobb, mint a munkafüggvény. Miután elhagyták a fémet, kis távolságra eltávolodnak tőle, és az ionok vonzó erői hatására visszatérnek a fémhez, aminek eredményeként vékony réteget képeznek a kimenő és visszatérő elektronok, amelyek dinamikus egyensúlyban vannak. , a felszín közelében képződik. Az elektronvesztés miatt a fémfelület pozitív töltésű lesz.

Ahhoz, hogy egy elektron elhagyja a fémet, az elektronréteg elektromos mezőjének taszító erőivel és a fém pozitív töltésű felületének elektromos mezőjének erőivel szemben kell munkát végeznie (85. a. ábra). Szobahőmérsékleten szinte nincs olyan elektron, amely a töltött kettős rétegen túl tudna távozni.

Ahhoz, hogy az elektronok túlléphessenek a kettős rétegen, sokkal nagyobb energiával kell rendelkezniük, mint a munkafüggvény. Ehhez kívülről energiát juttatnak az elektronokhoz, például melegítéssel. A fűtött test elektronkibocsátását termionikus emissziónak nevezzük. Ez az egyik bizonyíték a szabad elektronok jelenlétére a fémben.

A termikus emisszió jelensége egy ilyen kísérletben figyelhető meg. Miután az elektrométert pozitívan töltöttük (elektromos üvegrúdról), egy vezetővel csatlakoztatjuk a bemutató vákuumlámpa A elektródájához (85. ábra, b). Az elektrométer nem merít. Az áramkör lezárása után felmelegítjük a K menetet. Látjuk, hogy az elektrométer tűje leesik - az elektrométer lemerül. A forró izzószál által kibocsátott elektronok a pozitív töltésű A elektródhoz vonzódnak, és semlegesítik annak töltését. Termionos elektronok áramlása az izzószálról az A elektródára elektromos tér hatására kialakult elektromosság légüres térben.

Ha az elektrométer negatívan töltődik, akkor egy ilyen kísérletben nem kisül. Az izzószálból kiszabaduló elektronokat az A elektród már nem vonzza, hanem éppen ellenkezőleg, taszítja onnan, és visszakerül az izzószálba.

Szereljünk össze egy elektromos áramkört (86. ábra). Ha a K menet nem melegszik, az áramkör között és az A elektródában nyitva van - a galvanométer tűje nullán áll. Az áramkörében nincs áram. A kulcs bezárásával felmelegítjük az izzószálat. A galvanométer áramkörén áram folyt át, mivel a termikus elektronok lezárták az izzószál és az A elektród közötti áramkört, ezáltal vákuumban elektromos áramot képezve. Az elektromos áram a vákuumban az elektronok irányított áramlása elektromos tér hatására. A vákuumban áramot képező elektronok iránymozgási sebessége milliárdszor nagyobb, mint a fémekben áramot képező elektronok iránymozgási sebessége. Így az elektronáramlás sebessége a rádióvevő lámpák anódján eléri a több ezer kilométert másodpercenként.

Töltött szabad részecskék mozgása elektromos tér hatására vákuumban történő kibocsátásból

Leírás

Az elektromos áram vákuumban történő előállításához szabad hordozók jelenléte szükséges. Megszerezhetők a fémek elektronkibocsátásával - elektronemisszió (a latin emissio szóból - kibocsátás).

Mint ismeretes, normál hőmérsékleten az elektronok a fém belsejében maradnak, annak ellenére, hogy hőmozgáson mennek keresztül. Következésképpen a felület közelében erők hatnak az elektronokra és a fémbe irányulnak. Ezek olyan erők, amelyek a kristályrácsban lévő elektronok és pozitív ionok közötti vonzásból erednek. Ennek eredményeként a fémek felületi rétegében elektromos tér jelenik meg, és a potenciál a külső térből a fémbe kerülve egy bizonyos Dj-vel megnő. Ennek megfelelően az elektron potenciális energiája e Dj-vel csökken.

Az U elektronpotenciálenergia-eloszlás zárt fém esetén az ábrán látható. 1.

Az elektronpotenciálenergia-diagram U zárt fémben

Rizs. 1

Itt W0 a fémen kívül nyugvó elektron energiaszintje, F a Fermi-szint (az az energiaérték, amely alatt a részecskerendszer (fermionok) összes állapota abszolút nullán el van foglalva), E c a legkisebb energiája vezetési elektronok (a vezetési sáv alja). Az eloszlás potenciálkút alakú, mélysége e Dj =W 0 - E c (elektron affinitás); Ф = W 0 - F - termikus munkafüggvény (munkafüggvény).

Az elektron elhagyásának feltétele a fémből: W i W 0, ahol W a fémben lévő elektron összenergiája.

Szobahőmérsékleten ez a feltétel csak az elektronok jelentéktelen részére teljesül, ami azt jelenti, hogy a fémből távozó elektronok számának növelése érdekében némi munkát kell ráfordítani, vagyis elegendő többletenergiát kell biztosítani számukra. kiszakítani őket a fémből, elektronemissziót figyelve: fém hevítésekor - termikus, elektronok vagy ionok bombázásakor - másodlagos, megvilágítva - fotoemisszió.

Nézzük a termikus emissziót.

Ha a forró fém által kibocsátott elektronokat elektromos tér gyorsítja, akkor áramot képeznek. Ilyen elektronáramot vákuumban lehet elérni, ahol a molekulákkal és atomokkal való ütközések nem zavarják az elektronok mozgását.

A termikus emisszió megfigyelésére két elektródát tartalmazó üreges lámpa használható: az egyik tűzálló anyagból (molibdén, volfrám stb.) készült, árammal fűtött huzal (katód), a másik pedig hideg elektróda. amely termionos elektronokat gyűjt (anód). Az anód leggyakrabban henger alakú, amelyben a fűtött katód található.

Tekintsünk egy áramkört a termikus emisszió megfigyelésére (2. ábra).

Elektromos áramkör a termikus emisszió megfigyelésére

Rizs. 2

Az áramkör tartalmaz egy D diódát, melynek fűtött katódja a B akkumulátor negatív pólusára, anódja pedig a pozitív pólusára csatlakozik; milliamperméter mA, amely a D diódán áthaladó áramerősséget méri, és V voltmérő, amely a katód és az anód közötti feszültséget méri. Amikor a katód hideg, nincs áram az áramkörben, mivel a diódában lévő erősen kisütött gáz (vákuum) nem tartalmaz töltött részecskéket. Ha a katódot további forrással melegítik, a milliampermérő regisztrálja az áram megjelenését.

Állandó katódhőmérséklet mellett a diódában lévő termikus áram erőssége az anód és a katód közötti potenciálkülönbség növekedésével nő (lásd 3. ábra).

A dióda áram-feszültség karakterisztikája különböző katód hőmérsékleteken

Rizs. 3

Ezt a függést azonban nem az Ohm-törvényhez hasonló törvény fejezi ki, amely szerint az áramerősség arányos a potenciálkülönbséggel; ez a függőség bonyolultabb, grafikusan a 2. ábrán mutatjuk be, például a 0-1-4 görbe (volt-amper karakterisztikája). Az anód pozitív potenciáljának növekedésével az áramerősség a 0-1 görbének megfelelően növekszik, az anódfeszültség további növekedésével az áramerősség elér egy bizonyos maximális i n értéket, amelyet diódatelítési áramnak nevezünk, és majdnem megszűnik. az anódfeszültségtől függ (görbe 1-4. szakasz).

Minőségileg megmagyarázzuk a diódaáramnak ezt a feszültségtől való függését a következő módon. Ha a potenciálkülönbség nulla, a diódán átmenő áram (az elektródák között kellő távolság mellett) is nulla, mivel a katódot elhagyó elektronok elektronfelhőt alkotnak a közelében, ami egy elektromos mezőt hoz létre, amely lelassítja az újonnan kibocsátott elektronokat. . Az elektronok kibocsátása leáll: ahány elektron hagyja el a fémet, az elektronfelhő fordított mezőjének hatására ugyanannyi elektron kerül vissza oda. Az anódfeszültség növekedésével csökken az elektronkoncentráció a felhőben, csökken a fékező hatása, és nő az anódáram.

Az i diódaáram függése az U anódfeszültségtől a következőképpen alakul:

ahol a az elektródák alakjától és elhelyezkedésétől függő együttható.

Ez az egyenlet a 0-1-2-3 görbét írja le, és Boguslavsky-Langmuir törvénynek vagy „3/2-es törvénynek” nevezik.

Amikor az anódpotenciál olyan nagyra nő, hogy minden egyes időegységben a katódot elhagyó elektronok megérkeznek az anódra, az áram eléri a maximális értékét, és megszűnik az anódfeszültségtől való függése.

A katód hőmérsékletének növekedésével az áram-feszültség karakterisztikát a 0-1-2-5, 0-1-2-3-6 stb. görbék ábrázolják, vagyis amikor különböző hőmérsékletek A telítési áram i n értékei eltérőek, amelyek gyorsan nőnek a hőmérséklet emelkedésével. Ezzel párhuzamosan nő az anódfeszültség, amelynél a telítési áram jön létre.

Az elektromos áram vákuumban áthaladhat, feltéve, hogy szabad töltéshordozókat helyeznek el benne. Végül is a vákuum minden anyag hiánya. Ez azt jelenti, hogy nincsenek töltéshordozók, amelyek biztosítanák az áramot. A vákuum fogalmát úgy határozhatjuk meg, mint amikor egy molekula szabad útja nagyobb, mint az edény mérete.

Annak érdekében, hogy megtudjuk, hogyan biztosítható az áram vákuumban való áthaladása, kísérletet végzünk. Ehhez szükségünk van egy elektrométerre és egy vákuumcsőre. Vagyis egy üveglombik vákuummal, amely két elektródát tartalmaz. Az egyik fémlemez, nevezzük anódnak. A másodikat pedig tűzálló anyagból készült huzalspirál formájában katódnak nevezik.

Csatlakoztassuk a lámpa elektródáit az elektrométerhez úgy, hogy a katód az elektrométer testéhez, az anód pedig a rúdhoz csatlakozzon. Adjuk meg a töltést az elektrométernek. Rúdjára pozitív töltést helyezve. Látni fogjuk, hogy a töltés a lámpa jelenléte ellenére az elektrométeren marad. Ez nem meglepő, mert a lámpában az elektródák között nincsenek töltéshordozók, vagyis nem keletkezhet áram az elektrométer kisütéséhez.

1. ábra - egy töltött elektrométerhez csatlakoztatott vákuumcső

Most csatlakoztassunk egy áramforrást a katódhoz huzalspirál formájában. Ebben az esetben a katód felmelegszik. És látni fogjuk, hogy az elektrométer töltése csökkenni kezd, amíg teljesen el nem tűnik. Hogyan történhetett ez meg, mert a lámpa elektródái közötti résben nem voltak töltéshordozók, amelyek vezetési áramot szolgáltatnának.

Nyilvánvaló, hogy valahogy megjelentek a töltéshordozók. Ez azért történt, mert amikor a katódot felmelegítették, a katód felületéről elektronok bocsátottak ki az elektródák közötti térbe. Mint tudják, a fémeknek szabad vezetési elektronjaik vannak. Amelyek képesek a fém térfogatában mozogni a rácscsomópontok között. De nincs elég energiájuk ahhoz, hogy elhagyják a fémet. Mivel a rács pozitív ionjai és az elektronok közötti Coulomb-vonzási erők tartják őket.

Az elektronok kaotikus hőmozgáson mennek keresztül, amikor egy vezető mentén mozognak. A fémhatárhoz közeledve, ahol nincsenek pozitív ionok, lelassulnak, és végül visszatérnek a belsejébe a Coulomb-erő hatására, amely hajlamos közelebb hozni egymáshoz két eltérő töltést. De ha a fémet felmelegítik, a hőmozgás megnő, és az elektron elegendő energiát szerez ahhoz, hogy elhagyja a fém felületét.

Ilyenkor a katód körül úgynevezett elektronfelhő képződik. Ezek olyan elektronok, amelyek kiszabadultak a vezető felületéről, és külső elektromos tér hiányában vissza fognak térni abba. Mivel az elektronok elvesztésével a vezető pozitív töltésűvé válik. Ez a helyzet, ha először felmelegítjük a katódot, és az elektrométer kisülne. Nem lenne bent mező.

De mivel töltés van az elektrométeren, olyan mezőt hoz létre, amely az elektronok mozgását okozza. Ne felejtsük el, hogy az anódnál pozitív töltés van felé, és az elektronok hajlamosak a mező hatására áramolni. Így vákuumban elektromos áram figyelhető meg.

Ha azt mondjuk, hogy fordítva csatlakoztatjuk az elektrométert, mi fog történni? Kiderül, hogy a lámpa anódján negatív potenciál lesz, a katódon pedig pozitív. A katód felületéről kibocsátott összes elektron azonnal vissza fog térni a mező hatására. Mivel a katódnak most még nagyobb pozitív potenciálja lesz, vonzza az elektronokat. És az anódnál több elektron lesz, ami taszítja az elektronokat a katód felületéről.

2. ábra - vákuumcső áram-feszültsége

Ezt a lámpát vákuumdiódának nevezik. Az áramot csak egy irányba képes átadni. Egy ilyen lámpa áram-feszültség karakterisztikája két részből áll. Az első részben Ohm törvénye teljesül. Vagyis a feszültség növekedésével egyre több, a katódból kibocsátott elektron éri el az anódot, és ezáltal az áramerősség nő. A második szakaszban a katódból kibocsátott összes elektron eléri az anódot, és a feszültség további növekedésével az áram nem növekszik. Csak nincs megfelelő számú elektron. Ezt a területet telítettségnek nevezik.

Tantárgy. Elektromos áram vákuumban

Az óra célja: elmagyarázni a tanulóknak az elektromos áram természetét vákuumban.

Az óra típusa: lecke az új tananyag elsajátításáról.

TANTERV

ÚJ ANYAG TANULÁSA

A vákuum a gáz olyan állapota, amelyben a nyomás kisebb, mint a légköri nyomás. Vannak alacsony, közepes és magas vákuumok.

Nagy vákuum, a szükséges ritkítás létrehozásához, amelyhez a visszamaradó gázban a molekulák átlagos szabad útja nagyobb, mint az edény mérete vagy az elektródák közötti távolság az edényben. Következésképpen, ha egy edényben vákuum jön létre, akkor a benne lévő molekulák szinte nem ütköznek egymással, és szabadon repülnek át az elektródák közötti térben. Ebben az esetben csak az elektródákkal vagy az érfalakkal ütköznek.

Ahhoz, hogy az áram vákuumban létezzen, szabad elektronok forrását kell elhelyezni a vákuumban. A szabad elektronok legnagyobb koncentrációja a fémekben. De szobahőmérsékleten nem hagyhatják el a fémet, mert a pozitív ionok Coulomb-vonzási erői tartják benne őket. Ezen erők leküzdéséhez az elektronnak bizonyos energiát kell elköltenie, amelyet munkafüggvénynek nevezünk, hogy elhagyja a fémfelületet.

Ha kinetikus energia Az elektron meghaladja a munkafüggvényt vagy egyenlő azzal, akkor elhagyja a fém felületét és szabaddá válik.

A fém felületéről elektronok kibocsátásának folyamatát emissziónak nevezzük. Attól függően, hogy az elektronok által szükséges energiát hogyan vitték át, többféle emissziót különböztetnek meg. Az egyik a termikus elektronemisszió.

Ø A felhevült testek elektronkibocsátását termoelektronikus emissziónak nevezzük.

A termikus emisszió jelensége egy felhevített fémelektródát folyamatosan elektronokat bocsát ki. Az elektronok elektronfelhőt képeznek az elektród körül. Ebben az esetben az elektróda pozitív töltésűvé válik, és a töltött felhő elektromos mezőjének hatására a felhőből az elektronok részben visszakerülnek az elektródába.

Egyensúlyi állapotban az elektródát másodpercenként elhagyó elektronok száma megegyezik az ezen idő alatt az elektródára visszatérő elektronok számával.

Az áram létezéséhez két feltételnek kell teljesülnie: szabad töltött részecskék jelenléte és elektromos tér. E feltételek megteremtése érdekében két elektródát (katódot és anódot) helyeznek a hengerbe, és levegőt pumpálnak ki a hengerből. A katód melegítése következtében elektronok repülnek ki belőle. A katódra negatív, az anódra pozitív potenciál kerül.

A modern vákuumdióda üveg- vagy fém-kerámia hengerből áll, amelyből 10-7 Hgmm nyomású levegőt szívnak ki. Művészet. A hengerbe két elektródát forrasztanak, amelyek közül az egyik - a katód - volfrámból készült függőleges fémhenger formájú, és általában alkáliföldfém-oxid réteggel van bevonva.

A katódon belül egy szigetelt vezető található, amelyet váltakozó árammal melegítenek. A fűtött katód elektronokat bocsát ki, amelyek elérik az anódot. A lámpa anódja egy kerek vagy ovális henger, amelynek közös tengelye van a katóddal.

A vákuumdióda egyirányú vezetőképessége abból adódik, hogy a melegítés hatására az elektronok kirepülnek a forró katódból, és a hideg anódra költöznek. Az elektronok csak a diódán keresztül áramolhatnak a katódról az anódra (vagyis az elektromos áram csak ellenkező irányba folyhat: az anódról a katódra).

Az ábra egy vákuumdióda áram-feszültség karakterisztikáját mutatja (negatív feszültségérték annak az esetnek felel meg, amikor a katódpotenciál nagyobb, mint az anódpotenciál, vagyis az elektromos tér „megpróbálja” az elektronokat visszajuttatni a katódra).

A vákuumdiódákat a váltakozó áram egyenirányításához használják. Ha egy másik elektródát (rácsot) helyez el a katód és az anód közé, akkor a rács és a katód közötti feszültség enyhe változása is jelentősen befolyásolja az anódáramot. Egy ilyen elektroncső (trióda) lehetővé teszi a gyenge elektromos jelek erősítését. Ezért egy ideig ezek a lámpák voltak az elektronikus eszközök fő elemei.

A katódsugárcsőben (CRT) vákuumban lévő elektromos áramot használtak, amely nélkül sokáig lehetetlen volt elképzelni egy televíziót vagy oszcilloszkópot.

Az ábra egy CRT egyszerűsített kialakítását mutatja.

A cső nyakában lévő elektron "ágyú" a katód, amely intenzív elektronsugarat bocsát ki. Egy speciális hengerrendszer lyukakkal (1) fókuszálja ezt a sugarat és szűkíti. Amikor az elektronok elérik a képernyőt (4), az ragyogni kezd. Az elektronok áramlását függőleges (2) vagy vízszintes (3) lemezekkel lehet szabályozni.

Vákuumban jelentős energia vihető át az elektronokra. Az elektronsugarak akár fémek vákuumban történő olvasztására is használhatók.

KÉRDÉSEK DIÁKHOZ AZ ÚJ ANYAG BEMUTATÁSA ALATT

Első szint

1. Milyen célból hoznak létre nagy vákuumot az elektroncsövekben?

2. Miért csak egy irányba vezet egy vákuumdióda áramot?

3. Mi a célja az elektronágyúnak?

4. Hogyan történik az elektronsugarak szabályozása?

Második szint

1. Milyen jellemzői vannak a vákuumdióda áram-feszültség karakterisztikának?

2. Működni fog egy rádiócső törött üveggel az űrben?

TANULT ANYAG ÉPÍTÉSE

1. Mit kell tenni, hogy a trielektródos lámpát diódaként lehessen használni?

2. Hogyan lehet: a) növelni az elektronok sebességét a nyalábban; b) megváltoztatja az elektronok mozgásának irányát; c) leállítja az elektronok mozgását?

1. A maximális anódáram egy vákuumdiódában 50 mA. Hány elektront bocsát ki a katód másodpercenként?

2. U 1 = 5 kV feszültséggel felgyorsított elektronnyaláb a lemezek között középen és velük párhuzamosan egy lapos kondenzátorba repül. A kondenzátor hossza l = 10 cm, a lemezek közötti távolság d = 10 mm. A kondenzátoron mekkora minimális U 2 feszültségnél nem repülnek ki belőle elektronok?

Megoldások. Az elektron mozgása egy vízszintesen eldobott test mozgásához hasonlít.

Az elektronsebesség vízszintes v komponense nem változik, egybeesik a gyorsulás utáni elektronsebességgel. Ez a sebesség az energiamegmaradás törvényével határozható meg: Itt e az elemi elektromos töltés, me az elektron tömege. Az a függőleges gyorsulás a kondenzátor elektromos teréből ható F erőt közvetít az elektronra. Newton második törvénye szerint

hol van az elektromos térerősség a kondenzátorban.

Az elektronok nem lökődnek ki a kondenzátorból, ha d/2 távolsággal elmozdulnak.

Így, - az elektron mozgásának ideje a kondenzátorban. Innen

A mennyiségi egységek ellenőrzése és behelyettesítése után számértékek, azt kapjuk, hogy U 2 = 100 V.

MIT TANULTUNK A LECKEBEN

A vákuum olyan ritka gáz, hogy a molekulák átlagos szabad útja meghaladja az edény lineáris méreteit.

Azt az energiát, amelyet egy elektronnak el kell fordítania, hogy elhagyja a fémfelületet, munkafüggvénynek nevezzük.

A fűtött testek elektronkibocsátását termoelektronikus emissziónak nevezzük.

Az elektromos áram a vákuumban az elektronok irányított mozgása, amely termikus emisszióból származik.

A vákuumdióda egyirányú vezetőképességű.

A katódsugárcső lehetővé teszi az elektronok mozgásának szabályozását. A CRT volt az, amely lehetővé tette a televízió létrehozását.

Házi feladat

1. 1. alpont: 17. §; 2. alpont: 9. §.

Riv1 No. 6.12; 6,13; 6.14.

Riv2 No. 6.19; 6,20; 6,22, 6,23.

3. D: önálló munkára felkészítés 4. sz.

FELADATOK AZ ÖNMUNKÁBÓL 4. sz. „A DC ÁRAM TÖRVÉNYEI”

1. feladat (1,5 pont)

Mely részecskék mozgása hoz létre elektromos áramot a folyadékokban?

Az atomok mozgása.

A molekulák mozgása lenne.

B Elektronok mozgása.

D Pozitív és negatív ionok mozgása.

Az ábrán egy Tesla transzformátor segítségével létrehozott elektromos kisülés látható a levegőben.

És bármely gáz elektromos árama abba az irányba irányul, ahol a negatív ionok mozognak.

Bármely gáz vezetőképessége csak az elektronok mozgásának köszönhető.

B Bármely gáz vezetőképessége csak ionok mozgásának köszönhető.

D Bármely gáz vezetőképessége csak elektronok és ionok mozgásának köszönhető.

A 3. feladat megfeleltetés (logikai pár) felállítását célozza. Minden betűvel jelölt sorhoz válasszon egy számmal jelölt állítást.

A N típusú félvezetők.

B P típusú félvezetők.

Elektronikus vezetőképesség.

D Lyuk vezetőképesség.

1 Félvezetők, amelyekben a fő töltéshordozók lyukak.

2 Félvezetők, amelyekben a fő töltéshordozók az elektronok.

3 Félvezető vezetőképessége a lyukak mozgása miatt.

4 Félvezető vezetőképessége az elektronok mozgása miatt.

5 Félvezetők, amelyekben a fő töltéshordozók az elektronok és a lyukak.

Milyen áramerősséggel végezték el a CuSO 4 vizes oldatának elektrolízisét, ha 2 perc alatt. 160 g réz szabadult fel a katódon?

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

Elelektromos áram vákuumban

1. Katódsugárcső

A vákuum az edényben lévő gáz állapota, amelyben a molekulák az edény egyik falától a másikig repülnek anélkül, hogy egymással ütköznének.

Vákuumszigetelő, benne áram csak a töltött részecskék mesterséges bevezetése miatt keletkezhet, erre a célra az anyagok elektronkibocsátását (emisszióját) használják. A hőkibocsátás fűtött katóddal ellátott vákuumcsövekben, a fotoelektronikus emisszió pedig egy fotodiódában történik.

Magyarázzuk meg, miért nincs spontán szabad elektronkibocsátás a fémből. Az ilyen elektronok fémben való létezése a kristályban lévő atomok közelségének következménye. Ezek az elektronok azonban csak abban az értelemben szabadok, hogy nem tartoznak bizonyos atomokhoz, hanem a kristály egészéhez tartoznak. A szabad elektronok egy része a fém felületéhez közeli kaotikus mozgás következtében magára találva a fém határain túlra repül. A fémfelület egy mikrometszete, amely korábban elektromosan semleges volt, pozitív, kompenzálatlan töltést kap, melynek hatására a kibocsátott elektronok visszatérnek a fémbe. Az indulás és a visszatérés folyamatai folyamatosan zajlanak, melynek eredményeként a fémfelület felett cserélhető elektronfelhő képződik, a fémfelület pedig kettős elektromos réteget képez, melynek tartóerejével szemben a munkafunkciót kell ellátni. Ha elektronemisszió történik, az azt jelenti, hogy valamilyen külső hatás (fűtés, világítás) végzett ilyen munkát

A termikus emisszió a magas hőmérsékletre hevített testek azon tulajdonsága, hogy elektronokat bocsátanak ki.

A katódsugárcső egy üveglombik, amelyben nagy vákuumot hoznak létre (10-6 fok - 10-7 fok Hgmm). Az elektronok forrása egy vékony huzalspirál (más néven katód). A katóddal szemben egy üreges henger alakú anód található, amelybe az elektronsugár egy keskeny nyílású membránt tartalmazó fókuszáló hengeren való áthaladás után jut. A katód és az anód között több kilovolt feszültséget tartanak fenn. Az elektromos tér által felgyorsított elektronok kirepülnek a membránból, és egy olyan anyagból készült képernyőre repülnek, amely elektronütés hatására világít.

Az elektronsugár szabályozására két pár fémlemezt használnak, amelyek közül az egyik függőlegesen, a másik vízszintesen helyezkedik el. Ha a bal oldali lemez negatív, a jobb oldali pedig pozitív potenciállal rendelkezik, akkor a sugár jobbra, ha pedig a lemezek polaritása megváltozik, akkor a sugár balra. Ha ezekre a lemezekre feszültséget kapcsolunk, a sugár a vízszintes síkban oszcillál. Hasonlóképpen, a sugár a függőleges síkban oszcillál, ha a függőleges terelőlemezeken váltakozó feszültség van. Az előző lemezek vízszintes terelőlemezek.

2. Elektromos áram vákuumban

Mi az a vákuum?

Ez a gáz ritkításának olyan foka, amelynél gyakorlatilag nincs molekulák ütközése;

Elektromos áram nem lehetséges, mert az ionizált molekulák lehetséges száma nem tud elektromos vezetőképességet biztosítani;

Lehetőség van elektromos áram létrehozására vákuumban, ha töltött részecskék forrását használja; gerendacsöves vákuumdióda

A töltött részecskék forrásának hatása a termikus emisszió jelenségén alapulhat.

3. Vákuum dióda

A vákuumban lévő elektromos áram vákuumcsövekben lehetséges.

A vákuumcső olyan eszköz, amely a termikus emisszió jelenségét használja.

A vákuumdióda egy kételektródos (A - anód és K - katód) elektroncső.

Nagyon alacsony nyomás jön létre az üvegtartály belsejében

H - a katód belsejében elhelyezett izzószál, amely felmelegíti azt. A fűtött katód felülete elektronokat bocsát ki. Ha az anód az áramforrás +-jához, a katód pedig a -hoz csatlakozik, akkor az áramkör folyik

állandó termikus áram. A vákuumdióda egyirányú vezetőképességű.

Azok. áram az anódban lehetséges, ha az anódpotenciál nagyobb, mint a katódpotenciál. Ebben az esetben az elektronfelhőből származó elektronok az anódhoz vonzódnak, és vákuumban elektromos áramot hoznak létre.

4. Áram-feszültségvákuumdióda jellemzői

Alacsony anódfeszültségnél a katód által kibocsátott elektronok nem mindegyike éri el az anódot, és az elektromos áram kicsi. Nagy feszültségeknél az áram eléri a telítettséget, azaz. maximális érték.

A váltakozó áram egyenirányításához vákuumdiódát használnak.

Áram a dióda egyenirányító bemenetén

Egyenirányító kimeneti árama

5. Elektronsugarak

Ez egy gyorsan repülő elektronok áramlása vákuumcsövekben és gázkisüléses eszközökben.

Az elektronsugarak tulajdonságai:

Eltérülések elektromos mezőkben;

Mágneses térben eltérnek a Lorentz-erő hatására;

Amikor egy anyagot érő sugár lelassul, röntgensugárzás jelenik meg;

Egyes szilárd anyagok és folyadékok (luminofórok) fényét (lumineszcenciáját) okozza;

Az anyag felmelegszik vele érintkezve.

6. Katódsugárcső (CRT)

A termikus emissziós jelenségeket és az elektronsugarak tulajdonságait használják.

A katódsugárcső elektronágyúból, vízszintes és függőleges eltérítési elektródalapokból és képernyőből áll.

Az elektronágyúban a felmelegített katód által kibocsátott elektronok áthaladnak a vezérlőrács elektródán, és az anódok felgyorsítják őket. Az elektronágyú az elektronsugarat egy pontba fókuszálja, és megváltoztatja a képernyő fényerejét. Az eltérítő vízszintes és függőleges lemezek lehetővé teszik, hogy a képernyőn lévő elektronsugarat a képernyő bármely pontjára mozgassa. A cső képernyőjét foszforral vonják be, amely elektronokkal bombázva világítani kezd.

Kétféle cső létezik:

1) az elektronsugár elektrosztatikus vezérlésével (az elektromos sugár eltérítése csak az elektromos tér által);

2) elektromágneses vezérléssel (mágneses eltérítő tekercsek hozzáadva).

A CRT fő alkalmazásai:

Képcsövek televíziós berendezésekben;

számítógépes kijelzők;

elektronikus oszcilloszkópok a méréstechnikában.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

...

Hasonló dokumentumok

A vákuum a gáz állapota a légköri nyomásnál kisebb nyomáson. Az elektronok áramlása a vákuumban az elektromos áram egy fajtája. Termoemissziós jelenség, alkalmazása. Vákuumdióda (kételektródás lámpa). A dióda áram-feszültség jellemzői.

absztrakt, hozzáadva: 2008.10.24


Az elektromos áram fogalma és előfordulásának feltételei. Fémek szupravezetése alacsony hőmérsékleten. Az elektrolízis és az elektrolitikus disszociáció fogalmai. Elektromos áram folyadékokban. Faraday törvénye. Az elektromos áram tulajdonságai gázokban és vákuumban.

bemutató, hozzáadva 2014.01.27


Az elektromos áram fogalma. Az elektronáramlás viselkedése különböző közegekben. A vákuum elektronsugár cső működési elve. Elektromos áram folyadékokban, fémekben, félvezetőkben. A vezetőképesség fogalma és típusai. Az elektron-lyuk átmenet jelensége.

bemutató, hozzáadva 2014.11.05


Az elektrodinamika alapfogalmai és speciális szakaszai. Az elektromos áram létezésének feltételei, munkájának és teljesítményének kiszámítása. Ohm törvénye az egyen- és váltóáramra. Fémek, elektrolitok, gázok és vákuumdióda áram-feszültség jellemzői.

bemutató, hozzáadva 2013.11.30


Az elektromos áram fogalma, mint a töltött részecskék rendezett mozgása. Az elektromos akkumulátorok típusai és az energiaátalakítás módjai. A galvánelem kialakítása, az akkumulátoros működés jellemzői. Az áramforrások osztályozása és alkalmazása.

bemutató, hozzáadva 2012.01.18


Az elektromos áram fogalma, irányának, hatásának és erősségének megválasztása. A részecskék mozgása egy vezetőben, tulajdonságai. Elektromos áramkörök és csatlakozások típusai. Joule-Lenz törvénye a vezető által kibocsátott hőmennyiségről, Ohm törvénye az áramerősségről egy áramkör szakaszában.

bemutató, hozzáadva: 2009.05.15


Az elektromos áram kialakulása, a töltött részecskék létezése, mozgása, kölcsönhatása. Az elektromosság megjelenésének elmélete két különböző fém érintkezésekor, elektromos áramforrás létrehozása, az elektromos áram hatásának vizsgálata.

bemutató, hozzáadva 2011.01.28


Az elektromos áram hőhatása. A Joule-Lenz törvény lényege. Az üvegház és az üvegház fogalma. A hőlégfúvók és az üvegházi talaj kábelfűtésének hatékonysága. Az elektromos áram hőhatásai az inkubátorok tervezésében.

bemutató, hozzáadva 2013.11.26


Egyenáramú lineáris elektromos áramkörök számítása, áramok meghatározása a hurokáramok módszereinek minden ágában, szuperponálás, konvolúció. Nemlineáris egyenáramú elektromos áramkörök. Lineáris váltóáramú áramkörök elektromos állapotának elemzése.

tanfolyami munka, hozzáadva 2013.05.10


Az elektromos áram fogalma. Ohm törvénye az áramkör egy szakaszára. A fémek áramának sajátosságai, a szupravezetés jelensége. Termionikus emisszió vákuumdiódákban. Dielektromos, elektrolitikus és félvezető folyadékok; elektrolízis törvénye.