Основы Электричества

Электрический Ток в Вакууме.
Физика - основы электричества.

Тема — Электрический Ток в Вакууме. Физика - основы электричества.


Электрический Ток в Вакууме. Физика - основы электричества.Предположим у нас есть лампа, из которой тщательно откачан воздух. В данном случае физики обычно говорят, что в лампе образован вакуум. В такую стеклянную лампу дополнительно впаяны 2 металлических токопроводящих электрода. Одним из таких электродов служит специальная спираль, сделанная из тонкой проволочки, другим электродом служит металлический плоский диск.


Электроды через провода соединяют диск с плюсом, а спираль внутри колбы – с минусом источника электрического питания. Таким образом, в нашей стеклянной лампе с вакуумом создано электрическое поле. Данное поле образованно положительным электрическим зарядом, который находится на плоском диске (анодом лампы), и отрицательным электрическим зарядом на внутренней спирали (катод лампы).


Имеющийся амперметр пока не показывает электрического тока в вакууме. Поскольку в существующем пространстве между анодом и катодом стеклянной лампы нет никакого вещества, нет ионов и электронов (электрических заряженных частиц). Анод и катод стеклянной лампы полностью разделены вакуумом, находящимся внутри, а вакуум, как известно, это самый лучший электрический изолятор.


Но стоит нам разогреть внутренний катод лампы, как амперметр начнёт фиксировать некоторую величину силы тока. В электрической цепи потечёт ток — появляется электрический ток в вакууме. Для того чтобы понять, как это работает, прежде ответим на один вопрос. Почему свободные электроны, находящиеся в металле не выходят из него (при нормальной температуре)? Потому что их держат ионы.


Да тех пор пока электроны движутся внутри самого металла, они окружены со всех сторон ионами этого металла. Электрические поля ионов уравновешены (практически), и электроны движутся свободно. Но как только электроны приближаются к поверхности металла, за пределами которой уже нет ионов, происходит следующее. С одной стороны поверхности металла уже нет ионов, ну, а с другой есть (внутренняя сторона металла). Силы притяжения ионов тянут электроны обратно внутрь металла. Происходит замедление движения электронов, они останавливается и снова возвращается в «просторы» металла.


Следует заметить, что чем больше будет скорость у электрона, тем сложнее ионам металла остановить его у поверхности. Чем «шустрее» электрон, тем дальше он вылетает из имеющегося металла, прежде чем он сможет остановиться. Наиболее быстрые отрицательно заряженные частицы вылетают на такие дистанции, где электрические поля ионов уже практически не действуют. Эти электроны покидают металл.


Теперь вспомним, что чем больше температура физического тела, тем, естественно, больше внутренняя энергия, тем выше скорости его частиц – ионов, атомов, свободных электронов. До тех пор пока катод был не нагретым, электроны (свободные) двигались в нём медленно, они не могли преодолеть останавливающие их силы у поверхности. Подогревая катод, мы повышаем скорости электронов, что ведёт к возможности их выхода за пределы поверхности металла. Но, выходя из катода лампы, они попадают в электрическое поле (созданное в лампе), которое перемещает их к аноду, разгоняя ещё быстрее.


После попадания на анод лампы, отрицательные заряженные частицы по подсоединённому проводу уходят в источник электропитания. Итак, электрическая цепь замкнута и мы получили электрический ток в вакууме. Как было сказано выше, вакуум является лучшим изолятором. Но если электроны вводить извне, то вакуум уже будет лучшим электрическим проводником, поскольку в нём ничто не препятствует свободному движению заряженных частиц.


Процесс вылета отрицательных заряженных частиц из разогретого металла принято называть - термоэлектронной эмиссией. Как правило, нагрев катода осуществляется путём прохождения по нему тока. Для этого к внутренней спирали подключается дополнительное питание. Основное питание осуществляется по цепи между анодом и катодом.


Узнал что-то Новое?
Поставь Свой Плюс»



 
« Пред.   След. »
обучение электрике