Kondisi vakum: arus listrik dalam ruang hampa. Berapakah arus listrik dalam ruang hampa?

Arus listrik adalah pergerakan muatan listrik yang teratur. Hal ini dapat diperoleh, misalnya, dalam konduktor yang menghubungkan benda bermuatan dan tidak bermuatan. Namun, arus ini akan berhenti segera setelah beda potensial antara benda-benda tersebut menjadi nol. Arus yang teratur juga akan ada pada konduktor yang menghubungkan pelat-pelat kapasitor bermuatan. Dalam hal ini arus disertai dengan netralisasi muatan-muatan yang terletak pada pelat-pelat kapasitor dan berlanjut hingga beda potensial pelat-pelat kapasitor menjadi nol.

Contoh-contoh ini menunjukkan bahwa arus listrik dalam suatu penghantar hanya terjadi jika terdapat perbedaan potensial pada ujung-ujung penghantar, yaitu bila terdapat medan listrik di dalamnya.

Namun dalam contoh yang dibahas, arus tidak dapat bertahan lama, karena dalam proses perpindahan muatan, potensial benda dengan cepat menjadi seimbang dan medan listrik pada penghantar menghilang.

Oleh karena itu, untuk memperoleh arus, perlu dipertahankan perbedaan potensial pada ujung-ujung penghantar. Untuk melakukan ini, Anda dapat mentransfer muatan dari satu benda ke benda lain melalui konduktor lain, membentuk sirkuit tertutup untuk ini. Namun, di bawah pengaruh gaya medan listrik yang sama, perpindahan muatan seperti itu tidak mungkin terjadi, karena potensi benda kedua lebih kecil daripada potensi benda pertama. Oleh karena itu, perpindahan hanya mungkin terjadi melalui kekuatan yang berasal dari non-listrik. Kehadiran gaya-gaya tersebut disediakan oleh sumber arus yang termasuk dalam rangkaian.

Gaya-gaya yang bekerja pada sumber arus memindahkan muatan dari benda yang potensialnya lebih rendah ke benda yang potensialnya lebih tinggi dan melakukan usaha pada waktu yang bersamaan. Oleh karena itu, ia harus mempunyai energi.

Sumber arus adalah sel galvanik, baterai, generator, dll.

Jadi syarat utama terjadinya arus listrik adalah: adanya sumber arus dan rangkaian tertutup.

Aliran arus dalam suatu rangkaian disertai dengan sejumlah fenomena yang mudah diamati. Misalnya, dalam beberapa cairan, ketika arus melewatinya, pelepasan suatu zat diamati pada elektroda yang direndam dalam cairan. Arus dalam gas sering kali disertai dengan pancaran gas, dll. Arus listrik dalam gas dan ruang hampa dipelajari oleh fisikawan dan matematikawan Prancis terkemuka Andre Marie Ampere, berkat siapa kita sekarang mengetahui sifat dari fenomena tersebut.

Seperti yang Anda ketahui, ruang hampa adalah isolator terbaik, yaitu ruang tempat udara dipompa keluar.

Tetapi dimungkinkan untuk memperoleh arus listrik dalam ruang hampa, sehingga perlu memasukkan pembawa muatan ke dalamnya.

Mari kita ambil bejana yang udaranya telah dipompa keluar. Dua pelat logam disolder ke dalam bejana ini - dua elektroda. Kami menghubungkan salah satunya A (anoda) ke sumber arus positif, yang lain K (katoda) ke sumber negatif. Tegangan antara cukup untuk mengalirkan 80 - 100 V.

Mari kita sambungkan miliammeter sensitif ke sirkuit. Perangkat tidak menunjukkan arus apa pun; hal ini menandakan bahwa arus listrik tidak ada pada ruang hampa.

Mari kita ubah pengalamannya. Sebagai katoda, kami menyolder kawat ke dalam bejana - seutas benang, dengan ujungnya dibawa keluar. Filamen ini akan tetap menjadi katoda. Menggunakan sumber arus lain, kami memanaskannya. Kita akan melihat bahwa segera setelah filamen dipanaskan, perangkat yang terhubung ke rangkaian menunjukkan arus listrik dalam ruang hampa, dan semakin besar maka semakin banyak filamen yang dipanaskan. Ini berarti bahwa ketika dipanaskan, benang memastikan adanya partikel bermuatan dalam ruang hampa; itu adalah sumbernya.

Bagaimana partikel-partikel ini bermuatan? Pengalaman dapat memberikan jawaban atas pertanyaan ini. Mari kita ubah kutub elektroda yang disolder ke dalam bejana - kita akan menjadikan benang sebagai anoda, dan kutub yang berlawanan - katoda. Meskipun filamen memanas dan mengirimkan partikel bermuatan ke ruang hampa, tidak ada arus.

Oleh karena itu, partikel-partikel ini bermuatan negatif karena mereka ditolak dari elektroda A ketika bermuatan negatif.

Apa sajakah partikel-partikel ini?

Menurut teori elektronik, elektron bebas dalam logam berada dalam gerakan kacau. Ketika filamen dipanaskan, gerakan ini semakin intensif. Pada saat yang sama, beberapa elektron, yang memperoleh energi yang cukup untuk keluar, terbang keluar dari benang, membentuk “awan elektron” di sekitarnya. Ketika medan listrik terbentuk antara filamen dan anoda, elektron terbang ke elektroda A jika dihubungkan ke kutub positif baterai, dan ditolak kembali ke filamen jika dihubungkan ke kutub negatif, yaitu mempunyai muatan yang sama dengan elektron.

Jadi, arus listrik dalam ruang hampa merupakan aliran elektron yang terarah.

Pada pembelajaran kali ini kita terus mempelajari aliran arus pada berbagai media, khususnya pada ruang hampa. Kami akan mempertimbangkan mekanisme pembentukan muatan bebas, mempertimbangkan perangkat teknis utama yang beroperasi berdasarkan prinsip arus dalam ruang hampa: dioda dan tabung sinar katoda. Kami juga akan menunjukkan sifat dasar berkas elektron.

Hasil percobaannya dijelaskan sebagai berikut: akibat pemanasan, logam mulai mengeluarkan elektron dari struktur atomnya, mirip dengan emisi molekul air selama penguapan. Logam yang dipanaskan dikelilingi oleh awan elektron. Fenomena ini disebut emisi termionik.

Beras. 2. Skema percobaan Edison

Properti berkas elektron

Dalam teknologi, penggunaan berkas elektron sangatlah penting.

Definisi. Berkas elektron adalah aliran elektron yang panjangnya jauh lebih besar daripada lebarnya. Cara mendapatkannya cukup mudah. Cukup dengan mengambil tabung vakum tempat arus mengalir dan membuat lubang di anoda, tempat elektron yang dipercepat mengalir (yang disebut senjata elektron) (Gbr. 3).

Beras. 3. Pistol elektron

Berkas elektron memiliki sejumlah sifat utama:

Karena energi kinetiknya yang tinggi, mereka menimbulkan efek termal pada material yang ditumbuknya. Properti ini digunakan dalam pengelasan elektronik. Pengelasan elektronik diperlukan jika menjaga kemurnian bahan itu penting, misalnya saat mengelas semikonduktor.

• Ketika bertabrakan dengan logam, berkas elektron melambat dan memancarkan sinar-X yang digunakan dalam kedokteran dan teknologi (Gbr. 4).

Beras. 4. Foto diambil dengan menggunakan sinar-X ()

• Ketika berkas elektron mengenai zat tertentu yang disebut fosfor, terjadi pendaran, yang memungkinkan terciptanya layar yang membantu memantau pergerakan berkas, yang tentu saja tidak terlihat dengan mata telanjang.
• Kemampuan mengendalikan pergerakan sinar menggunakan medan listrik dan magnet.

Perlu dicatat bahwa suhu di mana emisi termionik dapat dicapai tidak boleh melebihi suhu di mana struktur logam hancur.

Pada awalnya, Edison menggunakan desain berikut untuk menghasilkan arus dalam ruang hampa. Sebuah konduktor yang terhubung ke suatu sirkuit ditempatkan di satu sisi tabung vakum, dan elektroda bermuatan positif ditempatkan di sisi lain (lihat Gambar 5):

Beras. 5

Akibat aliran arus melalui konduktor, konduktor mulai memanas, melepaskan elektron yang tertarik ke elektroda positif. Pada akhirnya terjadi pergerakan elektron yang terarah, yang sebenarnya merupakan arus listrik. Namun, jumlah elektron yang dipancarkan terlalu kecil, sehingga arus yang dihasilkan terlalu sedikit untuk digunakan. Masalah ini dapat diatasi dengan menambahkan elektroda lain. Elektroda potensial negatif disebut elektroda filamen tidak langsung. Ketika digunakan, jumlah elektron yang bergerak meningkat beberapa kali lipat (Gbr. 6).

Beras. 6. Menggunakan elektroda filamen tidak langsung

Perlu dicatat bahwa konduktivitas arus dalam ruang hampa sama dengan konduktivitas logam - elektronik. Meskipun mekanisme kemunculan elektron bebas ini sangat berbeda.

Berdasarkan fenomena emisi termionik, perangkat yang disebut dioda vakum telah dibuat (Gbr. 7).

Beras. 7. Penunjukan dioda vakum pada diagram kelistrikan

dioda vakum

Mari kita lihat lebih dekat dioda vakum. Ada dua jenis dioda: dioda dengan filamen dan anoda dan dioda dengan filamen, anoda dan katoda. Yang pertama disebut dioda filamen langsung, yang kedua disebut dioda filamen tidak langsung. Dalam teknologi, baik tipe pertama dan kedua digunakan, namun dioda filamen langsung memiliki kelemahan yaitu ketika dipanaskan, resistansi filamen berubah, yang mengakibatkan perubahan arus yang melalui dioda. Dan karena beberapa operasi menggunakan dioda memerlukan arus yang benar-benar konstan, lebih disarankan untuk menggunakan dioda jenis kedua.

Dalam kedua kasus tersebut, suhu filamen untuk emisi efektif harus sama .

Dioda digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik. Jika dioda digunakan untuk mengubah arus industri, maka disebut kenotron.

Elektroda yang terletak di dekat unsur pemancar elektron disebut katoda (), yang lain disebut anoda (). Ketika terhubung dengan benar, arus meningkat seiring dengan meningkatnya tegangan. Jika dihubungkan secara terbalik, tidak ada arus yang mengalir sama sekali (Gbr. 8). Dengan cara ini, dioda vakum lebih baik dibandingkan dengan dioda semikonduktor, yang ketika dihidupkan kembali, arusnya, meskipun minimal, tetap ada. Karena sifat ini, dioda vakum digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik.

Beras. 8. Karakteristik arus-tegangan dioda vakum

Perangkat lain yang dibuat berdasarkan proses aliran arus dalam ruang hampa adalah triode listrik (Gbr. 9). Desainnya berbeda dari desain dioda dengan adanya elektroda ketiga, yang disebut grid. Perangkat seperti tabung sinar katoda, yang merupakan bagian terbesar dari perangkat seperti osiloskop dan televisi tabung, juga didasarkan pada prinsip arus dalam ruang hampa.

Beras. 9. Rangkaian triode vakum

Tabung sinar katoda

Seperti disebutkan di atas, berdasarkan sifat perambatan arus dalam ruang hampa, perangkat penting seperti tabung sinar katoda dirancang. Ini mendasarkan pekerjaannya pada sifat-sifat berkas elektron. Mari kita lihat struktur perangkat ini. Tabung sinar katoda terdiri dari labu vakum dengan ekspansi, pistol elektron, dua katoda dan dua pasang elektroda yang saling tegak lurus (Gbr. 10).

Beras. 10. Struktur tabung sinar katoda

Prinsip operasinya adalah sebagai berikut: elektron yang dipancarkan dari pistol akibat emisi termionik dipercepat karena potensi positif di anoda. Kemudian, dengan memberikan tegangan yang diinginkan pada pasangan elektroda kontrol, kita dapat membelokkan berkas elektron sesuai keinginan, secara horizontal dan vertikal. Setelah itu sinar terarah jatuh pada layar fosfor, yang memungkinkan kita melihat gambar lintasan sinar di atasnya.

Tabung sinar katoda digunakan dalam instrumen yang disebut osiloskop (Gbr. 11), yang dirancang untuk mempelajari sinyal listrik, dan di televisi CRT, dengan satu-satunya pengecualian bahwa berkas elektron di sana dikendalikan oleh medan magnet.

Beras. 11. Osiloskop ()

Pada pelajaran berikutnya kita akan melihat aliran arus listrik dalam zat cair.

Bibliografi

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fisika (tingkat dasar) - M.: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fisika kelas 10. - M.: Ilexa, 2005.
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fisika. Elektrodinamika. - M.: 2010.

1. Fisika.kgsu.ru ().
2. Katedral.narod.ru ().

Pekerjaan rumah

1. Apa itu emisi elektronik?
2. Apa cara untuk mengendalikan berkas elektron?
3. Bagaimana konduktivitas semikonduktor bergantung pada suhu?
4. Untuk apa elektroda filamen tidak langsung digunakan?
5. *Apa sifat utama dioda vakum? Apa penyebabnya?

Arus listrik tidak hanya dapat dihasilkan pada logam, tetapi juga pada ruang hampa, misalnya pada tabung radio, pada tabung sinar katoda. Mari kita cari tahu sifat arus dalam ruang hampa.

Logam mengandung sejumlah besar elektron bebas yang bergerak secara acak. Ketika sebuah elektron mendekati permukaan logam, gaya tarik menarik yang bekerja padanya dari sisi ion positif dan diarahkan ke dalam mencegah elektron meninggalkan logam. Usaha yang harus dilakukan untuk melepaskan elektron dari logam dalam ruang hampa disebut fungsi kerja. Ini berbeda untuk logam yang berbeda. Jadi, untuk tungsten sama dengan 7,2*10 -19 j. Jika energi elektron lebih kecil dari fungsi kerja, maka elektron tidak dapat meninggalkan logam. Terdapat banyak elektron, bahkan pada suhu kamar, yang energinya tidak lebih besar dari fungsi kerja. Setelah meninggalkan logam, mereka menjauh darinya dalam jarak dekat dan, di bawah pengaruh gaya tarik menarik ion, kembali ke logam, sebagai akibatnya terbentuk lapisan tipis elektron keluar dan kembali, yang berada dalam keseimbangan dinamis. , terbentuk di dekat permukaan. Akibat hilangnya elektron, permukaan logam menjadi bermuatan positif.

Agar sebuah elektron dapat meninggalkan logam, ia harus melakukan kerja melawan gaya tolak-menolak medan listrik lapisan elektron dan melawan gaya medan listrik permukaan logam yang bermuatan positif (Gbr. 85. a). Pada suhu kamar hampir tidak ada elektron yang dapat keluar dari lapisan ganda bermuatan.

Agar elektron dapat keluar dari lapisan ganda, elektron harus mempunyai energi yang jauh lebih besar daripada fungsi kerja. Untuk melakukan ini, energi diberikan kepada elektron dari luar, misalnya melalui pemanasan. Emisi elektron oleh benda yang dipanaskan disebut emisi termionik. Ini adalah salah satu bukti adanya elektron bebas dalam logam.

Fenomena emisi termionik dapat diamati dalam percobaan tersebut. Setelah mengisi elektrometer secara positif (dari batang kaca yang dialiri listrik), kami menghubungkannya dengan konduktor ke elektroda A dari lampu vakum demonstrasi (Gbr. 85, b). Elektrometer tidak mengeluarkan cairan. Setelah menutup rangkaian, kita memanaskan benang K. Kita melihat jarum elektrometer turun - elektrometer habis. Elektron yang dipancarkan oleh filamen panas tertarik ke elektroda A yang bermuatan positif dan menetralkan muatannya. Aliran elektron termionik dari filamen ke elektroda A di bawah pengaruh medan listrik membentuk arus listrik dalam ruang hampa.

Jika elektrometer bermuatan negatif, maka elektrometer tidak akan mengeluarkan muatan dalam percobaan tersebut. Elektron yang keluar dari filamen tidak lagi tertarik oleh elektroda A, tetapi sebaliknya, ditolak dan kembali ke filamen.

Mari kita merakit rangkaian listrik (Gbr. 86). Jika benang K tidak dipanaskan, rangkaian antara benang tersebut dan elektroda A terbuka - jarum galvanometer berada pada nol. Tidak ada arus di sirkuitnya. Dengan menutup kunci, kami memanaskan filamen. Arus mengalir melalui rangkaian galvanometer, ketika elektron termionik menutup rangkaian antara filamen dan elektroda A, sehingga membentuk arus listrik dalam ruang hampa. Arus listrik dalam ruang hampa adalah aliran elektron yang terarah di bawah pengaruh medan listrik. Kecepatan gerak terarah elektron yang membentuk arus dalam ruang hampa milyaran kali lebih besar daripada kecepatan gerak terarah elektron yang membentuk arus dalam logam. Dengan demikian, kecepatan aliran elektron pada anoda lampu penerima radio mencapai beberapa ribu kilometer per detik.

Ini adalah ringkasan singkat.

Pengerjaan versi lengkap terus berlanjut

Kuliah20

Arus dalam ruang hampa

1. Catatan tentang ruang hampa

Tidak ada arus listrik di ruang hampa, karena dalam ruang hampa termodinamika tidak ada partikel.

Namun, vakum praktis terbaik yang dicapai adalah

,

itu. sejumlah besar partikel.

Namun, ketika mereka berbicara tentang arus dalam ruang hampa, yang mereka maksud adalah ruang hampa ideal dalam pengertian termodinamika, yaitu. tidak adanya partikel sama sekali. Partikel yang diperoleh dari suatu sumber bertanggung jawab atas aliran arus.

2. Fungsi kerja

Seperti diketahui, dalam logam terdapat gas elektron yang tertahan oleh gaya tarik-menarik pada kisi kristal. Dalam kondisi normal, energi elektron tidak tinggi, sehingga tertahan di dalam kristal.

Jika kita mendekati gas elektron dari posisi klasik, yaitu. Jika diasumsikan mengikuti distribusi Maxwell-Boltzmann, maka jelas bahwa terdapat sebagian besar partikel yang kecepatannya lebih tinggi dari rata-rata. Akibatnya, partikel-partikel ini memiliki energi yang cukup untuk keluar dari kristal dan membentuk awan elektron di dekatnya.

Permukaan logam menjadi bermuatan positif. Lapisan ganda terbentuk, yang mencegah pelepasan elektron dari permukaan. Oleh karena itu, untuk melepaskan sebuah elektron, perlu diberikan energi tambahan padanya.

Definisi: Fungsi kerja elektron dari suatu logam adalah energi yang harus diberikan kepada suatu elektron untuk melepaskannya dari permukaan logam hingga tak terhingga dalam keadaan nolE k.

Fungsi kerja berbeda untuk logam yang berbeda.

Logam	Fungsi kerja, eV
	1,81

3. Emisi elektronik.

Dalam kondisi normal, energi elektron cukup rendah dan terikat di dalam konduktor. Ada cara untuk memberikan energi tambahan pada elektron. Fenomena emisi elektron akibat pengaruh luar disebut emisi elektron, dan ditemukan oleh Edison pada tahun 1887. Tergantung pada metode transmisi energi, ada 4 jenis emisi:

1. Emisi termionik (TEE), metode – suplai panas (pemanasan).

2. Emisi fotoelektron (PEE), metode – pencahayaan.

3. Emisi elektron sekunder (LIHAT), metode – pemboman partikel.

4. Emisi elektron medan (FEE), metode – medan listrik kuat.

4. Emisi autoelektronik

Bila terkena medan listrik yang kuat, elektron dapat terlontar dari permukaan logam.

Nilai tegangan ini cukup untuk menarik keluar elektron.

Fenomena ini disebut emisi dingin. Jika medannya cukup kuat, maka jumlah elektron bisa menjadi banyak, dan akibatnya arus menjadi besar. Menurut hukum Joule-Lenz, sejumlah besar panas akan dilepaskan dan AEE dapat berubah menjadi TEE.

5. Emisi fotoelektron (PEE)

Fenomena efek fotolistrik telah diketahui sejak lama, lihat “Optik”.

6. Emisi elektron sekunder (LIHAT)

Fenomena ini digunakan pada perangkat pengganda foto (PMT).

Selama operasi, terjadi peningkatan jumlah elektron seperti longsoran salju. Digunakan untuk merekam sinyal cahaya lemah.

7. Dioda vakum.

Untuk mempelajari TEE digunakan alat yang disebut dioda vakum. Paling sering, ini terdiri dari dua silinder koaksial yang ditempatkan dalam labu vakum kaca.

Katoda dipanaskan oleh arus listrik, baik secara langsung maupun tidak langsung. Dengan arus searah, arus melewati katoda itu sendiri, dengan arus tidak langsung, konduktor tambahan ditempatkan di dalam katoda - filamen. Pemanasan terjadi pada suhu yang cukup tinggi, sehingga katoda menjadi kompleks. Basisnya adalah bahan tahan api (tungsten), dan pelapisnya adalah bahan dengan fungsi kerja rendah (cesium).

Dioda termasuk dalam elemen nonlinier, mis. itu tidak mematuhi hukum Ohm. Dikatakan bahwa dioda adalah elemen dengan konduktivitas satu arah. Sebagian besar karakteristik arus-tegangan dioda dijelaskan oleh hukum Boguslavsky – Langmuir atau hukum “3/2”.

Ketika suhu filamen meningkat, karakteristik tegangan arus bergeser ke atas dan arus saturasi meningkat. Ketergantungan rapat arus saturasi pada suhu dijelaskan oleh hukum Richardson – Deshman

Dengan menggunakan metode statistik kuantum seseorang dapat memperoleh rumus inikonstanta= Bsama untuk semua logam. Percobaan menunjukkan bahwa konstanta berbeda.

8. Penyearah setengah gelombang

9. Gelombang penuh penyearah (diri sendiri).

10. Penerapan lampu.

Kelebihan lampu antara lain

· kemudahan kontrol aliran elektron,

· kekuatan tinggi,

· sebagian besar karakteristik tegangan arus yang hampir linier.

· Tabung digunakan dalam amplifier yang kuat.

Kerugiannya meliputi:

· efisiensi rendah,

· konsumsi energi yang tinggi.

Arus listrik dalam ruang hampa

Vakum adalah keadaan gas yang tekanannya lebih kecil dari tekanan atmosfer. Ada penyedot debu rendah, sedang dan tinggi.

Untuk menciptakan ruang hampa yang tinggi, diperlukan penghalusan, dimana pada gas yang tersisa, rata-rata jalur bebas molekul lebih besar dari ukuran bejana atau jarak antar elektroda dalam bejana. Akibatnya, jika ruang hampa tercipta di dalam bejana, maka molekul-molekul di dalamnya hampir tidak saling bertabrakan dan terbang bebas melalui ruang antarelektroda. Dalam hal ini, mereka hanya mengalami tumbukan dengan elektroda atau dengan dinding bejana.

Agar arus dapat ada dalam ruang hampa, maka perlu ditempatkan sumber elektron bebas dalam ruang hampa. Konsentrasi elektron bebas tertinggi dalam logam. Tetapi pada suhu kamar mereka tidak dapat meninggalkan logam, karena mereka ditahan di dalamnya oleh gaya tarik-menarik ion positif Coulomb. Untuk mengatasi gaya-gaya ini, elektron harus mengeluarkan energi tertentu, yang disebut fungsi kerja, agar dapat meninggalkan permukaan logam.

Jika energi kinetik elektron melebihi atau sama dengan fungsi kerja, maka elektron akan meninggalkan permukaan logam dan menjadi bebas.

Proses pelepasan elektron dari permukaan logam disebut emisi. Tergantung pada bagaimana energi yang dibutuhkan elektron ditransfer, beberapa jenis emisi dibedakan. Salah satunya adalah emisi elektron termal.

Ø Emisi elektron oleh benda yang dipanaskan disebut emisi termoelektronik.

Fenomena emisi termionik menyebabkan elektroda logam yang dipanaskan terus menerus memancarkan elektron. Elektron membentuk awan elektron di sekitar elektroda. Dalam hal ini, elektroda menjadi bermuatan positif, dan di bawah pengaruh medan listrik dari awan bermuatan, sebagian elektron dari awan dikembalikan ke elektroda.

Dalam keadaan setimbang, jumlah elektron yang meninggalkan elektroda per detik sama dengan jumlah elektron yang kembali ke elektroda selama waktu tersebut.

2. Arus listrik dalam ruang hampa

Agar arus ada, dua kondisi harus dipenuhi: adanya partikel bermuatan bebas dan medan listrik. Untuk menciptakan kondisi tersebut, dua elektroda (katoda dan anoda) ditempatkan di dalam silinder dan udara dipompa keluar dari silinder. Akibat pemanasan katoda, elektron terbang keluar. Potensi negatif diterapkan pada katoda, dan potensi positif diterapkan pada anoda.

Arus listrik dalam ruang hampa adalah pergerakan elektron terarah yang dihasilkan dari emisi termionik.

3. Dioda vakum

Dioda vakum modern terdiri dari silinder kaca atau logam-keramik, dari mana udara dievakuasi hingga tekanan 10-7 mm Hg. Seni. Dua elektroda disolder ke dalam silinder, salah satunya - katoda - berbentuk silinder logam vertikal yang terbuat dari tungsten dan biasanya dilapisi dengan lapisan oksida logam alkali tanah.

Ada konduktor terisolasi di dalam katoda yang dipanaskan oleh arus bolak-balik. Katoda yang dipanaskan memancarkan elektron yang mencapai anoda. Anoda lampu berbentuk silinder bulat atau lonjong yang mempunyai sumbu yang sama dengan katoda.

Konduktivitas satu arah dioda vakum disebabkan oleh fakta bahwa, karena pemanasan, elektron terbang keluar dari katoda panas dan berpindah ke anoda dingin. Elektron hanya dapat mengalir melalui dioda dari katoda ke anoda (yaitu arus listrik hanya dapat mengalir dalam arah yang berlawanan: dari anoda ke katoda).

Gambar tersebut menunjukkan karakteristik tegangan arus dioda vakum (nilai tegangan negatif sesuai dengan kasus ketika potensial katoda lebih tinggi daripada potensial anoda, yaitu medan listrik “mencoba” mengembalikan elektron kembali ke katoda).

Dioda vakum digunakan untuk menyearahkan arus bolak-balik. Jika Anda menempatkan elektroda lain (jaringan) antara katoda dan anoda, maka sedikit perubahan tegangan antara jaringan dan katoda akan mempengaruhi arus anoda secara signifikan. Tabung elektron (triode) semacam itu memungkinkan Anda memperkuat sinyal listrik yang lemah. Oleh karena itu, untuk beberapa waktu lampu ini menjadi elemen utama perangkat elektronik.

4. Tabung sinar katoda

Arus listrik dalam ruang hampa digunakan dalam tabung sinar katoda (CRT), yang tanpanya untuk waktu yang lama mustahil membayangkan televisi atau osiloskop.

Gambar tersebut menunjukkan desain CRT yang disederhanakan.

“Senjata” elektron di leher tabung adalah katoda, yang memancarkan berkas elektron yang kuat. Sistem khusus silinder berlubang (1) memfokuskan sinar ini dan membuatnya sempit. Ketika elektron mengenai layar (4), ia mulai bersinar. Aliran elektron dapat dikontrol menggunakan pelat vertikal (2) atau horizontal (3).

Energi yang signifikan dapat ditransfer ke elektron dalam ruang hampa. Berkas elektron bahkan dapat digunakan untuk melelehkan logam dalam ruang hampa.