Струм у вакуумі та його застосування Фізика 11 клас (академічний рівень) підготував Поплавський В.О.

ВАКУУМ Вакуум – це стан газу, за якого тиск менший від атмосферного. Середня довжина вільного пробігу молекул у вакуумі більша за розміри посудини або відстані між електродами в посудині

Вільні заряди Яким чином можна збагати вакуум вільними носіями заряду?

Вільні заряди З негативного електроду – катода можна взяти негативні заряди – електрони, які знаходяться в металі у вигляді електронного газу.

Емісія Вихід електронів із металу в вакумі називається електронною емісією Катод eeee

Необхідна умова емісії Для того, щоб електрон вийшов з металу йому необхідно надати додаткову енергію, достатню для виконаня роботи виходу з металу У залежності, як передається ця енергія розділяють різні види емісії.

1. Термоелектронна емісія Енергія передається нагріванням катода Катод eeee

2. Фотоелектронна емісія Енергія передається освітленням катода Катод e

3. Вторинна електронна емісія Енергія передається електроном при ударі об катод Катод ee

4. Автоелектронна емісія Катод eeee Електрони вириваються з катода дуже сильним електричним полем, що пронизує метал E

Розглянемо термо- і фото- електронні емісії При виході електронів із катода поблизу катода утворюється «електронна хмаринка» Катод eeeeeee

При виході електронів із катода поблизу катода утворюється «електронна хмаринка», яка буде мати просторовий заряд Катод eeeeeee

Розглянемо термо- і фото- електронні емісії Цей заряд мішає виходу нових електронів Катод eeeeeee

Розглянемо термо- і фото- електронні емісії Електричне поле 1.Збільшує швидкість елекронів в напрямку до анода 2.Виводить електрони, зменшуючи просторовий заряд Струм зростає швидше, ніж лінійна залежність Катод eeeeee E I U

Розглянемо термо- і фото- електронні емісії При великих напругах просторовий заряд повністю зникає і всі ємісійні електрони сильним полем переносяться відразу на анод. Струм перестає зростати (струм насичення) Катод e E I U Анод eee

Висновок При фотоелектронній і термоелектронній емісіях: Носії заряду – електрони Процес створення носіїв заряду – електронна емісія Закон Ома не виконується

Вакуумний діод Перший вакуумний діод було сконструйовано у 1904 році англійським ученим Джоном Амброзом Флемінгом

Вакуумний діод (використовується для випрямлення змінного струму) К (оксидний) – вертикальний металевий циліндр, покритий шаром оксидів лужно- земельних металів (Ba, Ca.) Усередині К - ізольований провідник, що нагрівається

Вакумний діод

Електронні пучки та їх властивості

Потрапляючи на тіла, викликають їх нагрівання (електронна плавка у вакуумі) При гальмуванні швидких електронів, що потрапляють на речовину, виникає рентгенівське випромінювання (рентгенівські трубки) Деякі речовини (скло, сульфіди цинку і кадмію), що бомбардуються електронами, світяться (люмінофори) Відхиляються електричним і магнітним полями в електронно-променевих трубках

Електронно-променева трубка Застосування: - в кинескопах телевізорів - в осцилографах - В моніторах

Електронно-променева трубка

Закріплення матеріалу: 1.Максимальний анодний струм у вакуумному діоді 50 мА. Скільки електронів вилітає з катода щомиті? 2.Пучок електронів, що розганяють напругою U 1 =5кВ, влітає в плоский конденсатор посередині між пластинами й паралель но до них. Довжина конденсатора l = 10 см, відстань між пластинами d = 10 мм. За якої найменшої напруги U 2 на конденсаторі електрони не будуть вилітати з нього?

Завдання додому Опрацювати параграф 16 (Т. Засєка, Д. Засєка)