ვაკუუმის პირობები: ელექტრული დენი ვაკუუმში. რა არის ელექტრული დენი ვაკუუმში?

ელექტრული დენი არის ელექტრული მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობა. მისი მიღება შეიძლება, მაგალითად, გამტარში, რომელიც აკავშირებს დამუხტულ და დაუმუხტველ სხეულს. თუმცა, ეს დენი შეჩერდება, როგორც კი ამ სხეულებს შორის პოტენციური სხვაობა ნულის ტოლი გახდება. მოწესრიგებული დენი ასევე იარსებებს დამუხტული კონდენსატორის ფირფიტების დამაკავშირებელ გამტარში. ამ შემთხვევაში, დენს თან ახლავს კონდენსატორის ფირფიტებზე განლაგებული მუხტების განეიტრალება და გრძელდება მანამ, სანამ კონდენსატორის ფირფიტების პოტენციური განსხვავება ნულოვანი გახდება.

ეს მაგალითები აჩვენებს, რომ ელექტრული დენი დირიჟორში ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც დირიჟორის ბოლოებში არის სხვადასხვა პოტენციალი, ანუ როდესაც მასში არის ელექტრული ველი.

მაგრამ განხილულ მაგალითებში დენი არ შეიძლება იყოს გრძელვადიანი, რადგან მუხტების გადაადგილების პროცესში სხეულების პოტენციალი სწრაფად უთანაბრდება და გამტარში ელექტრული ველი ქრება.

ამიტომ დენის მისაღებად აუცილებელია გამტარის ბოლოებზე სხვადასხვა პოტენციალის შენარჩუნება. ამისათვის თქვენ შეგიძლიათ გადაიტანოთ მუხტები ერთი სხეულიდან მეორეზე უკან სხვა დირიჟორის საშუალებით, ამისთვის დახურული სქემის ფორმირება. თუმცა, იმავე ელექტრული ველის ძალების გავლენის ქვეშ, ასეთი მუხტის გადაცემა შეუძლებელია, რადგან მეორე სხეულის პოტენციალი ნაკლებია, ვიდრე პირველის პოტენციალი. ამიტომ, გადაცემა შესაძლებელია მხოლოდ არაელექტრული წარმოშობის ძალებით. ასეთი ძალების არსებობა უზრუნველყოფილია წრეში შემავალი დენის წყაროთი.

დენის წყაროში მოქმედი ძალები გადასცემენ მუხტს დაბალი პოტენციალის მქონე სხეულიდან უფრო მაღალი პოტენციალის მქონე სხეულზე და ასრულებენ მუშაობას ამავე დროს. ამიტომ მას ენერგია უნდა ჰქონდეს.

მიმდინარე წყაროებია გალვანური უჯრედები, ბატარეები, გენერატორები და ა.შ.

ასე რომ, ელექტრული დენის წარმოქმნის ძირითადი პირობებია: დენის წყაროს და დახურული მიკროსქემის არსებობა.

წრეში დენის გავლას თან ახლავს მრავალი ადვილად დაკვირვებადი მოვლენა. მაგალითად, ზოგიერთ სითხეში, როდესაც მათში დენი გადის, სითხეში ჩაძირულ ელექტროდებზე შეინიშნება ნივთიერების გამოყოფა. აირებში დინებას ხშირად თან ახლავს გაზების სიკაშკაშე და ა.შ. ელექტრული დენი გაზებში და ვაკუუმში შეისწავლა გამოჩენილი ფრანგი ფიზიკოსი და მათემატიკოსი ანდრე მარი ამპერი, რომლის წყალობითაც ჩვენ ახლა ვიცით ასეთი ფენომენების ბუნება.

მოგეხსენებათ, ვაკუუმი საუკეთესო იზოლატორია, ანუ სივრცე, საიდანაც ჰაერი ამოტუმბულია.

მაგრამ შესაძლებელია ელექტრული დენის მიღება ვაკუუმში, რისთვისაც აუცილებელია მასში მუხტის მატარებლების შეყვანა.

ავიღოთ ჭურჭელი, საიდანაც ჰაერი ამოტუმბულია. ამ ჭურჭელში ორი ლითონის ფირფიტაა შედუღებული - ორი ელექტროდი. ერთ მათგანს A (ანოდს) ვუკავშირებთ დადებით დენის წყაროს, მეორეს K (კათოდს) უარყოფითს. შორის ძაბვა საკმარისია 80-100 ვ-ის გამოსაყენებლად.

მივაერთოთ წრედს მგრძნობიარე მილიამმეტრი. მოწყობილობა არ აჩვენებს დენს; ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ელექტრული დენი არ არსებობს ვაკუუმში.

მოდით შევცვალოთ გამოცდილება. კათოდის სახით ჭურჭელში ვამაგრებთ მავთულს - ძაფს, ბოლოებით ამოყვანილი. ეს ძაფი მაინც იქნება კათოდი. სხვა დენის წყაროს გამოყენებით, ჩვენ ვაცხელებთ მას. შევამჩნევთ, რომ როგორც კი ძაფი გაცხელდება, წრედთან დაკავშირებული მოწყობილობა აჩვენებს ელექტრულ დენს ვაკუუმში და რაც უფრო დიდია, მით უფრო თბება ძაფი. ეს ნიშნავს, რომ გაცხელებისას ძაფი უზრუნველყოფს დამუხტული ნაწილაკების არსებობას ვაკუუმში; ეს არის მათი წყარო.

როგორ არის დამუხტული ეს ნაწილაკები? გამოცდილებას შეუძლია ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა. შევცვალოთ ჭურჭელში შედუღებული ელექტროდების ბოძები - ძაფს ანოდად ვაქცევთ, ხოლო საპირისპირო ბოძს - კათოდს. და მიუხედავად იმისა, რომ ძაფი თბება და დამუხტულ ნაწილაკებს ვაკუუმში აგზავნის, დენი არ არის.

აქედან გამომდინარეობს, რომ ეს ნაწილაკები უარყოფითად არიან დამუხტული, რადგან ისინი მოიგერიებენ ელექტროდს A-დან, როდესაც ის უარყოფითად დამუხტულია.

რა არის ეს ნაწილაკები?

ელექტრონული თეორიის მიხედვით, მეტალში თავისუფალი ელექტრონები ქაოტურ მოძრაობაში არიან. როდესაც ძაფი თბება, ეს მოძრაობა ძლიერდება. ამავდროულად, ზოგიერთი ელექტრონი, რომელიც იძენს ენერგიას, რომელიც საკმარისია გასასვლელად, გამოფრინავს ძაფიდან და აყალიბებს მის გარშემო "ელექტრონულ ღრუბელს". როდესაც ძაფსა და ანოდს შორის წარმოიქმნება ელექტრული ველი, ელექტრონები მიფრინავს A ელექტროდზე, თუ ის დაკავშირებულია ბატარეის დადებით პოლუსთან და უკან იხევს ძაფს, თუ ის დაკავშირებულია უარყოფით პოლუსთან, ე.ი. იგივე მუხტი, როგორც ელექტრონები.

ასე რომ, ელექტრული დენი ვაკუუმში არის ელექტრონების მიმართული ნაკადი.

ამ გაკვეთილზე ჩვენ ვაგრძელებთ დინების ნაკადის შესწავლას სხვადასხვა მედიაში, კონკრეტულად ვაკუუმში. ჩვენ განვიხილავთ უფასო გადასახადების ფორმირების მექანიზმს, განვიხილავთ ძირითად ტექნიკურ მოწყობილობებს, რომლებიც მოქმედებენ ვაკუუმში დენის პრინციპებით: დიოდი და კათოდური სხივის მილი. ჩვენ ასევე მივუთითებთ ელექტრონული სხივების ძირითად თვისებებს.

ექსპერიმენტის შედეგი ასე აიხსნება: გაცხელების შედეგად ლითონი იწყებს ელექტრონების გამოყოფას ატომური სტრუქტურიდან, აორთქლების დროს წყლის მოლეკულების გამოყოფის მსგავსი. გაცხელებული ლითონი გარშემორტყმულია ელექტრონული ღრუბლით. ამ ფენომენს თერმიონულ ემისიას უწოდებენ.

ბრინჯი. 2. ედისონის ექსპერიმენტის სქემა

ელექტრონული სხივების თვისება

ტექნოლოგიაში ძალიან მნიშვნელოვანია ე.წ. ელექტრონული სხივების გამოყენება.

განმარტება.ელექტრონული სხივი არის ელექტრონების ნაკადი, რომლის სიგრძე ბევრად აღემატება მის სიგანეს. მისი მიღება საკმაოდ მარტივია. საკმარისია აიღოთ ვაკუუმური მილი, რომლითაც დენი გადის და ანოდში გააკეთოთ ხვრელი, რომელზედაც მიდიან აჩქარებული ელექტრონები (ე.წ. ელექტრონული იარაღი) (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. ელექტრონული იარაღი

ელექტრონის სხივებს აქვთ რამდენიმე ძირითადი თვისება:

მათი მაღალი კინეტიკური ენერგიის შედეგად, მათ აქვთ თერმული ეფექტი მათზე ზემოქმედების მასალაზე. ეს ქონება გამოიყენება ელექტრონულ შედუღებაში. ელექტრონული შედუღება აუცილებელია იმ შემთხვევებში, როდესაც მნიშვნელოვანია მასალების სისუფთავის შენარჩუნება, მაგალითად, ნახევარგამტარების შედუღებისას.

• ლითონებთან შეჯახებისას ელექტრონული სხივები ნელდება და ასხივებს მედიცინასა და ტექნოლოგიაში გამოყენებული რენტგენის სხივებს (სურ. 4).

ბრინჯი. 4. რენტგენის გამოყენებით გადაღებული ფოტო ()

• როდესაც ელექტრონული სხივი ურტყამს გარკვეულ ნივთიერებებს, რომლებსაც ფოსფორს უწოდებენ, წარმოიქმნება სიკაშკაშე, რაც შესაძლებელს გახდის ეკრანების შექმნას, რომლებიც აკონტროლებენ სხივის მოძრაობას, რაც, რა თქმა უნდა, შეუიარაღებელი თვალით უხილავია.
• სხივების მოძრაობის კონტროლის უნარი ელექტრული და მაგნიტური ველების გამოყენებით.

უნდა აღინიშნოს, რომ ტემპერატურა, რომლის დროსაც შესაძლებელია თერმიონის ემისიის მიღწევა, არ შეიძლება აღემატებოდეს იმ ტემპერატურას, რომლის დროსაც განადგურებულია ლითონის სტრუქტურა.

თავდაპირველად, ედისონმა გამოიყენა შემდეგი დიზაინი ვაკუუმში დენის შესაქმნელად. ჩართვასთან დაკავშირებული გამტარი მოთავსდა ვაკუუმის მილის ერთ მხარეს, ხოლო დადებითად დამუხტული ელექტროდი განთავსდა მეორე მხარეს (იხ. სურ. 5):

ბრინჯი. 5

დირიჟორში დენის გავლის შედეგად ის იწყებს გაცხელებას, გამოყოფს ელექტრონებს, რომლებიც იზიდავს დადებით ელექტროდს. საბოლოო ჯამში, ხდება ელექტრონების მიმართული მოძრაობა, რაც, ფაქტობრივად, არის ელექტრული დენი. თუმცა, ამგვარად გამოსხივებული ელექტრონების რაოდენობა ძალიან მცირეა, რაც იწვევს ძალიან მცირე დენს ნებისმიერი გამოყენებისთვის. ამ პრობლემის დაძლევა შესაძლებელია სხვა ელექტროდის დამატებით. ასეთ უარყოფით პოტენციურ ელექტროდს ეწოდება არაპირდაპირი ძაფის ელექტროდი. მისი გამოყენებით მოძრავი ელექტრონების რაოდენობა რამდენჯერმე იზრდება (სურ. 6).

ბრინჯი. 6. არაპირდაპირი ძაფის ელექტროდის გამოყენება

აღსანიშნავია, რომ ვაკუუმში დენის გამტარობა იგივეა, რაც ლითონების - ელექტრონული. მიუხედავად იმისა, რომ ამ თავისუფალი ელექტრონების გამოჩენის მექანიზმი სრულიად განსხვავებულია.

თერმიონული ემისიის ფენომენზე დაყრდნობით შეიქმნა მოწყობილობა სახელად ვაკუუმ დიოდი (სურ. 7).

ბრინჯი. 7. ვაკუუმ დიოდის აღნიშვნა ელექტრო დიაგრამაზე

ვაკუუმ დიოდი

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ ვაკუუმ დიოდს. არსებობს ორი სახის დიოდები: დიოდი ძაფით და ანოდით და დიოდი ძაფით, ანოდით და კათოდით. პირველს ეწოდება პირდაპირი ძაფის დიოდი, მეორეს ეწოდება არაპირდაპირი ძაფის დიოდი. ტექნოლოგიაში გამოიყენება როგორც პირველი, ასევე მეორე ტიპი, თუმცა პირდაპირ ძაფის დიოდს აქვს მინუსი, რომ გაცხელებისას იცვლება ძაფის წინააღმდეგობა, რაც იწვევს დიოდის დენის ცვლილებას. და რადგან დიოდების გამოყენებით ზოგიერთი ოპერაცია მოითხოვს სრულიად მუდმივ დენს, უფრო მიზანშეწონილია გამოიყენოთ მეორე ტიპის დიოდები.

ორივე შემთხვევაში, ძაფის ტემპერატურა ეფექტური გამოსხივებისთვის უნდა იყოს ტოლი .

დიოდები გამოიყენება ალტერნატიული დენების გასასწორებლად. თუ დიოდი გამოიყენება სამრეწველო დენების გადასაყვანად, მაშინ მას კენოტრონი ეწოდება.

ელექტროდი, რომელიც მდებარეობს ელექტრონის გამოსხივების ელემენტთან, ეწოდება კათოდი (), მეორეს - ანოდი (). როდესაც სწორად არის დაკავშირებული, დენი იზრდება ძაბვის მატებასთან ერთად. უკუსვლით მიერთებისას დენი საერთოდ არ შემოვა (სურ. 8). ამგვარად, ვაკუუმური დიოდები დადებითად ადარებენ ნახევარგამტარ დიოდებს, რომლებშიც, როდესაც ისევ ჩართულია, დენი, თუმცა მინიმალურია. ამ თვისების გამო, ვაკუუმ დიოდები გამოიყენება ალტერნატიული დენების გასასწორებლად.

ბრინჯი. 8. ვაკუუმ დიოდის დენის-ძაბვის მახასიათებელი

ვაკუუმში დენის დინების პროცესების საფუძველზე შექმნილი კიდევ ერთი მოწყობილობა არის ელექტრო ტრიოდი (ნახ. 9). მისი დიზაინი განსხვავდება დიოდის დიზაინისგან მესამე ელექტროდის არსებობით, რომელსაც ეწოდება ბადე. ისეთი მოწყობილობა, როგორიცაა კათოდური სხივის მილი, რომელიც ქმნის მოწყობილობების დიდ ნაწილს, როგორიცაა ოსცილოსკოპი და მილის ტელევიზორები, ასევე ეფუძნება ვაკუუმში დენის პრინციპებს.

ბრინჯი. 9. ვაკუუმ ტრიოდის წრე

კათოდური მილი

როგორც ზემოთ აღინიშნა, ვაკუუმში დენის გავრცელების თვისებების საფუძველზე შეიქმნა ისეთი მნიშვნელოვანი მოწყობილობა, როგორიცაა კათოდური სხივის მილი. იგი თავის მუშაობას ეფუძნება ელექტრონული სხივების თვისებებზე. მოდით შევხედოთ ამ მოწყობილობის სტრუქტურას. კათოდური სხივის მილი შედგება ვაკუუმური კოლბისგან გაფართოებით, ელექტრონული იარაღი, ორი კათოდი და ორი ერთმანეთის პერპენდიკულარული წყვილი ელექტროდი (ნახ. 10).

ბრინჯი. 10. კათოდური მილის აგებულება

მოქმედების პრინციპი ასეთია: თერმიონული ემისიის გამო იარაღიდან გამოსხივებული ელექტრონები აჩქარებულია ანოდებზე დადებითი პოტენციალის გამო. შემდეგ, საკონტროლო ელექტროდების წყვილებზე სასურველი ძაბვის გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია გადავუხვიოთ ელექტრონული სხივი სურვილისამებრ, ჰორიზონტალურად და ვერტიკალურად. რის შემდეგაც მიმართული სხივი ეცემა ფოსფორის ეკრანზე, რაც საშუალებას გვაძლევს დავინახოთ მასზე სხივის ტრაექტორიის გამოსახულება.

კათოდური სხივის მილი გამოიყენება ინსტრუმენტში, რომელსაც ეწოდება ოსცილოსკოპი (ნახ. 11), რომელიც შექმნილია ელექტრული სიგნალების შესასწავლად და CRT ტელევიზორებში, ერთადერთი გამონაკლისით, რომ ელექტრონების სხივები კონტროლდება მაგნიტური ველებით.

ბრინჯი. 11. ოსცილოსკოპი ()

შემდეგ გაკვეთილზე განვიხილავთ ელექტრული დენის გავლას სითხეებში.

ბიბლიოგრაფია

1. ტიხომიროვა S.A., Yavorsky B.M. ფიზიკა (საბაზო დონე) - მ.: მნემოსინე, 2012 წ.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. ფიზიკა მე-10 კლასი. - მ.: ილექსა, 2005 წ.
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. ფიზიკა. ელექტროდინამიკა. - მ.: 2010 წ.

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

Საშინაო დავალება

1. რა არის ელექტრონული ემისია?
2. რა არის ელექტრონული სხივების კონტროლის გზები?
3. როგორ არის დამოკიდებული ნახევარგამტარის გამტარობა ტემპერატურაზე?
4. რისთვის გამოიყენება არაპირდაპირი ძაფის ელექტროდი?
5. *რა არის ვაკუუმ დიოდის ძირითადი თვისება? რით არის განპირობებული?

ელექტრული დენი შეიძლება წარმოიქმნას არა მხოლოდ ლითონებში, არამედ ვაკუუმში, მაგალითად, რადიო მილებში, კათოდური სხივების მილებში. მოდით გავარკვიოთ დენის ბუნება ვაკუუმში.

ლითონები შეიცავს დიდი რაოდენობით თავისუფალ, შემთხვევით მოძრავ ელექტრონებს. როდესაც ელექტრონი უახლოვდება ლითონის ზედაპირს, მასზე მოქმედი მიმზიდველი ძალები, რომლებიც მოქმედებენ მასზე დადებითი იონების მხრიდან და მიმართულია შიგნით, ხელს უშლიან ელექტრონის გასვლას ლითონისგან. სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს ვაკუუმში ლითონისგან ელექტრონის ამოსაღებად, ეწოდება სამუშაო ფუნქცია.განსხვავებულია სხვადასხვა ლითონისთვის. ასე რომ, ვოლფრამისთვის ის უდრის 7.2*10 -19 ჯ.თუ ელექტრონის ენერგია სამუშაო ფუნქციაზე ნაკლებია, ის ვერ დატოვებს ლითონს. არსებობს ბევრი ელექტრონი, თუნდაც ოთახის ტემპერატურაზე, რომელთა ენერგია არ არის ბევრად აღემატება სამუშაო ფუნქციას. ლითონს რომ ტოვებენ, ისინი შორდებიან მისგან მცირე მანძილზე და იონების მიზიდულობის ძალების გავლენით უბრუნდებიან მეტალს, რის შედეგადაც დინამიურ წონასწორობაში მყოფი გამავალი და დაბრუნებული ელექტრონების თხელი ფენა. , წარმოიქმნება ზედაპირთან ახლოს. ელექტრონების დაკარგვის გამო ლითონის ზედაპირი დადებითად დამუხტული ხდება.

იმისთვის, რომ ელექტრონმა დატოვოს ლითონი, მან უნდა შეასრულოს მუშაობა ელექტრონული ფენის ელექტრული ველის მოწინააღმდეგე ძალების წინააღმდეგ და ლითონის დადებითად დამუხტული ზედაპირის ელექტრული ველის ძალების წინააღმდეგ (სურ. 85.ა). ოთახის ტემპერატურაზე თითქმის არ არსებობს ელექტრონები, რომლებიც შეიძლება გაიქცნენ დამუხტული ორმაგი შრის მიღმა.

იმისათვის, რომ ელექტრონები გაიქცნენ ორმაგი შრის მიღმა, მათ უნდა ჰქონდეთ ენერგია ბევრად აღემატება სამუშაო ფუნქციას. ამისთვის ენერგია ელექტრონებს გარედან გადაეცემა, მაგალითად გაცხელებით. გახურებული სხეულის მიერ ელექტრონების გამოყოფას თერმიონული ემისია ეწოდება.ეს არის მეტალში თავისუფალი ელექტრონების არსებობის ერთ-ერთი მტკიცებულება.

თერმიონული ემისიის ფენომენი შეიძლება შეინიშნოს ასეთ ექსპერიმენტში. ელექტრომეტრის დადებითად დამუხტვის შემდეგ (ელექტრიფიცირებული მინის ღეროდან), ჩვენ მას დირიჟორთან ვაკავშირებთ საჩვენებელი ვაკუუმური ნათურის A ელექტროდს (ნახ. 85, ბ). ელექტრომეტრი არ იშლება. წრედის დახურვის შემდეგ ვაცხელებთ ძაფს K. ჩვენ ვხედავთ, რომ ელექტრომეტრის ნემსი ეცემა - ელექტრომეტრი გამორთულია. ცხელი ძაფის მიერ გამოსხივებული ელექტრონები იზიდავს დადებითად დამუხტულ ელექტროდს A და ანეიტრალებს მის მუხტს. თერმიონული ელექტრონების ნაკადმა ძაფიდან A ელექტროდამდე ელექტრული ველის გავლენით წარმოქმნა ელექტრული დენი ვაკუუმში.

თუ ელექტრომეტრი უარყოფითად დამუხტულია, მაშინ ის არ განმუხტავს ასეთ ექსპერიმენტში. ძაფიდან გამოქცეული ელექტრონები აღარ იზიდავს A ელექტროდს, არამედ, პირიქით, იხევს მისგან და უბრუნდება ძაფს.

ავაწყოთ ელექტრული წრე (სურ. 86). როდესაც ძაფი K არ თბება, მასსა და A ელექტროდს შორის წრე ღიაა - გალვანომეტრის ნემსი ნულზეა. მის წრეში დენი არ არის. გასაღების დახურვით ვაცხელებთ ძაფს. დენი გადიოდა გალვანომეტრის წრეში, რადგან თერმიონული ელექტრონები ხურავდნენ წრედს ძაფსა და ელექტროდ A-ს შორის, რითაც წარმოქმნიდნენ ელექტრო დენს ვაკუუმში. ელექტრული დენი ვაკუუმში არის ელექტრონების მიმართული ნაკადი ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ.ვაკუუმში დენის წარმომქმნელი ელექტრონების მიმართული მოძრაობის სიჩქარე მილიარდჯერ აღემატება ლითონებში ელექტრონების მიმართული მოძრაობის სიჩქარეს. ამრიგად, რადიო მიმღების ნათურების ანოდზე ელექტრონების ნაკადის სიჩქარე წამში რამდენიმე ათას კილომეტრს აღწევს.

ეს არის მოკლე რეზიუმე.

სრულ ვერსიაზე მუშაობა გრძელდება

ლექცია20

დენი ვაკუუმში

1. შენიშვნა ვაკუუმის შესახებ

ვაკუუმში ელექტრო დენი არ არის, რადგან თერმოდინამიკურ ვაკუუმში ნაწილაკები არ არის.

თუმცა, მიღწეული საუკეთესო პრაქტიკული ვაკუუმი არის

,

იმათ. ნაწილაკების დიდი რაოდენობა.

თუმცა, როდესაც ისინი საუბრობენ დენზე ვაკუუმში, გულისხმობენ იდეალურ ვაკუუმს თერმოდინამიკური გაგებით, ე.ი. ნაწილაკების სრული არარსებობა. ზოგიერთი წყაროდან მიღებული ნაწილაკები პასუხისმგებელნი არიან დენის ნაკადზე.

2. სამუშაო ფუნქცია

როგორც ცნობილია, ლითონებში არის ელექტრონული გაზი, რომელიც ინარჩუნებს მიზიდულობის ძალით ბროლის გისოსს. ნორმალურ პირობებში ელექტრონების ენერგია არ არის მაღალი, ამიტომ ისინი შენარჩუნებულია კრისტალის შიგნით.

თუ მივუახლოვდებით ელექტრონულ აირს კლასიკური პოზიციებიდან, ე.ი. დავუშვათ, რომ ის ემორჩილება მაქსველ-ბოლცმანის განაწილებას, მაშინ აშკარაა, რომ არსებობს ნაწილაკების დიდი ნაწილი, რომელთა სიჩქარე საშუალოზე მაღალია. შესაბამისად, ამ ნაწილაკებს აქვთ საკმარისი ენერგია ბროლისგან თავის დასაღწევად და მის მახლობლად ელექტრონული ღრუბლის შესაქმნელად.

ლითონის ზედაპირი დადებითად დამუხტული ხდება. იქმნება ორმაგი ფენა, რომელიც ხელს უშლის ელექტრონების ამოღებას ზედაპირიდან. ამიტომ ელექტრონის მოსაშორებლად საჭიროა მას დამატებითი ენერგიის გადაცემა.

განმარტება: ელექტრონების მუშაობის ფუნქცია ლითონისგან არის ენერგია, რომელიც უნდა გადაეცეს ელექტრონს, რათა ის ამოიღოს ლითონის ზედაპირიდან უსასრულობამდე ნულოვანი მდგომარეობაში.ეკ.

სამუშაო ფუნქცია განსხვავებულია სხვადასხვა ლითონისთვის.

მეტალი	სამუშაო ფუნქცია, eV
	1,81

3. ელექტრონული ემისია.

ნორმალურ პირობებში ელექტრონების ენერგია საკმაოდ დაბალია და ისინი შეკრულია გამტარის შიგნით. არსებობს ელექტრონებისთვის დამატებითი ენერგიის გადაცემის გზები. გარე გავლენის ქვეშ ელექტრონის ემისიის ფენომენს ეწოდება ელექტრონის ემისია, რომელიც აღმოაჩინა ედისონმა 1887 წელს. ენერგიის გადაცემის მეთოდიდან გამომდინარე, გამოიყოფა ემისიების 4 ტიპი:

1. თერმიონული ემისია (TEE), მეთოდი – სითბოს მიწოდება (გათბობა).

2. ფოტოელექტრონის ემისია (PEE), მეთოდი – განათება.

3. მეორადი ელექტრონის ემისია (SEE), მეთოდი – ნაწილაკების დაბომბვა.

4. საველე ელექტრონის ემისია (FEE), მეთოდი – ძლიერი ელექტრული ველი.

4. ავტოელექტრონული გამონაბოლქვი

ძლიერი ელექტრული ველის ზემოქმედებისას ელექტრონები შეიძლება გამოიდევნოს ლითონის ზედაპირიდან.

ძაბვის ეს მნიშვნელობა საკმარისია ელექტრონის გამოსაყვანად.

ამ ფენომენს ცივი გამონაბოლქვი ეწოდება. თუ ველი საკმარისად ძლიერია, მაშინ ელექტრონების რაოდენობა შეიძლება დიდი გახდეს და, შესაბამისად, დენიც დიდი გახდეს. ჯოულ-ლენცის კანონის თანახმად, დიდი რაოდენობით სითბო გამოიყოფა და AEE შეიძლება გადაიქცეს TEE-ად.

5. ფოტოელექტრონის ემისია (PEE)

ფოტოელექტრული ეფექტის ფენომენი დიდი ხანია ცნობილია, იხილეთ "ოპტიკა".

6. მეორადი ელექტრონის ემისია (SEE)

ეს ფენომენი გამოიყენება ფოტოგამრავლების მოწყობილობებში (PMTs).

ექსპლუატაციის დროს ხდება ელექტრონების რაოდენობის ზვავის მსგავსი ზრდა. გამოიყენება სუსტი სინათლის სიგნალების ჩასაწერად.

7. ვაკუუმ დიოდი.

TEE-ს შესასწავლად გამოიყენება მოწყობილობა, რომელსაც ვაკუუმ დიოდი ეწოდება. ყველაზე ხშირად, იგი შედგება ორი კოაქსიალური ცილინდრისგან, რომლებიც მოთავსებულია მინის ვაკუუმურ კოლბაში.

კათოდი თბება ელექტრული დენით, პირდაპირ ან ირიბად. პირდაპირი დენით დენი გადის თავად კათოდში, არაპირდაპირი დენით კათოდის შიგნით მოთავსებულია დამატებითი გამტარი - ძაფი. გათბობა ხდება საკმაოდ მაღალ ტემპერატურაზე, ამიტომ კათოდი რთული ხდება. ბაზა არის ცეცხლგამძლე მასალა (ვოლფრამი), ხოლო საფარი არის მასალა დაბალი სამუშაო ფუნქციით (ცეზიუმი).

დიოდი ეკუთვნის არაწრფივ ელემენტებს, ე.ი. ის არ ემორჩილება ოჰმის კანონს. ისინი ამბობენ, რომ დიოდი არის ცალმხრივი გამტარობის ელემენტი. დიოდის დენის ძაბვის მახასიათებლების უმეტესობა აღწერილია ბოგუსლავსკი-ლანგმუირის კანონით ან კანონით "3/2".

ძაფის ტემპერატურის მატებასთან ერთად, დენი-ძაბვის მახასიათებელი გადადის ზემოთ და გაჯერების დენი იზრდება. გაჯერების დენის სიმკვრივის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე აღწერილია რიჩარდსონ-დეშმანის კანონით

კვანტური სტატისტიკის მეთოდების გამოყენებით შეგიძლიათ მიიღოთ ეს ფორმულაკონსტ= ბიგივეა ყველა ლითონისთვის. ექსპერიმენტი აჩვენებს, რომ მუდმივები განსხვავებულები არიან.

8. ნახევარტალღოვანი რექტიფიკატორი

9. სრული ტალღაგამსწორებელი (თვითონ).

10. ნათურების გამოყენება.

ნათურების უპირატესობებში შედის

· ელექტრონის ნაკადის კონტროლის სიმარტივე,

· მაღალი სიმძლავრე,

· თითქმის წრფივი დენის ძაბვის მახასიათებლის დიდი მონაკვეთი.

· მილები გამოიყენება ძლიერ გამაძლიერებლებში.

ნაკლოვანებები მოიცავს:

· დაბალი ეფექტურობა,

· მაღალი ენერგიის მოხმარება.

ელექტრული დენი ვაკუუმში

ვაკუუმი არის გაზის მდგომარეობა, რომელშიც წნევა ატმოსფერულზე ნაკლებია. არის დაბალი, საშუალო და მაღალი ვაკუუმები.

მაღალი ვაკუუმის შესაქმნელად საჭიროა იშვიათობა, რისთვისაც დარჩენილ გაზში მოლეკულების საშუალო თავისუფალი გზა აღემატება ჭურჭლის ზომას ან ჭურჭელში არსებულ ელექტროდებს შორის მანძილს. შესაბამისად, თუ ჭურჭელში ვაკუუმი იქმნება, მაშინ მასში არსებული მოლეკულები თითქმის არ ეჯახება ერთმანეთს და თავისუფლად დაფრინავენ ინტერელექტროდულ სივრცეში. ამ შემთხვევაში, ისინი განიცდიან შეჯახებას მხოლოდ ელექტროდებთან ან ჭურჭლის კედლებთან.

იმისათვის, რომ დენი არსებობდეს ვაკუუმში, აუცილებელია ვაკუუმში თავისუფალი ელექტრონების წყაროს მოთავსება. თავისუფალი ელექტრონების ყველაზე მაღალი კონცენტრაცია ლითონებში. მაგრამ ოთახის ტემპერატურაზე ისინი ვერ ტოვებენ ლითონს, რადგან ისინი მასში იკავებენ დადებითი იონების კულონის მიზიდულობის ძალებით. ამ ძალების დასაძლევად ელექტრონმა უნდა დახარჯოს გარკვეული ენერგია, რომელსაც სამუშაო ფუნქცია ეწოდება, რათა დატოვოს ლითონის ზედაპირი.

თუ ელექტრონის კინეტიკური ენერგია აღემატება ან უდრის სამუშაო ფუნქციას, მაშინ ის დატოვებს ლითონის ზედაპირს და გახდება თავისუფალი.

ლითონის ზედაპირიდან ელექტრონების გამოსხივების პროცესს ემისია ეწოდება. იმის მიხედვით, თუ როგორ გადაეცემა ელექტრონებს საჭირო ენერგია, განასხვავებენ ემისიის რამდენიმე ტიპს. ერთ-ერთი მათგანია თერმული ელექტრონის ემისია.

Ø გახურებული სხეულების მიერ ელექტრონების გამოყოფას თერმოელექტრონული ემისია ეწოდება.

თერმიონული ემისიის ფენომენი იწვევს გაცხელებული ლითონის ელექტროდის განუწყვეტლივ გამოყოფას ელექტრონებს. ელექტრონები ქმნიან ელექტრონის ღრუბელს ელექტროდის გარშემო. ამ შემთხვევაში ელექტროდი დადებითად დამუხტული ხდება და დამუხტული ღრუბლის ელექტრული ველის გავლენით ღრუბლიდან ელექტრონები ნაწილობრივ ბრუნდება ელექტროდში.

წონასწორობის მდგომარეობაში, ელექტრონების რაოდენობა, რომლებიც ტოვებენ ელექტროდს წამში, უდრის ელექტრონების რაოდენობას, რომლებიც ბრუნდებიან ელექტროდში ამ დროის განმავლობაში.

2. ელექტრული დენი ვაკუუმში

დენის არსებობისთვის ორი პირობა უნდა დაკმაყოფილდეს: თავისუფალი დამუხტული ნაწილაკების არსებობა და ელექტრული ველი. ამ პირობების შესაქმნელად, ცილინდრში მოთავსებულია ორი ელექტროდი (კათოდი და ანოდი) და ცილინდრიდან ჰაერის ამოტუმბვა ხდება. კათოდის გახურების შედეგად მისგან ელექტრონები გაფრინდებიან. ნეგატიური პოტენციალი გამოიყენება კათოდზე, ხოლო დადებითი პოტენციალი გამოიყენება ანოდზე.

ელექტრული დენი ვაკუუმში არის ელექტრონების მიმართული მოძრაობა თერმიონული ემისიის შედეგად.

3. ვაკუუმ დიოდი

თანამედროვე ვაკუუმ დიოდი შედგება მინის ან მეტალო-კერამიკული ცილინდრისგან, საიდანაც ჰაერი ევაკუირებულია 10-7 მმ Hg წნევამდე. Ხელოვნება. ცილინდრში შედუღებულია ორი ელექტროდი, რომელთაგან ერთს - კათოდს - აქვს ვერტიკალური ლითონის ცილინდრის ფორმა, რომელიც დამზადებულია ვოლფრამისგან და ჩვეულებრივ დაფარულია ტუტე მიწის ლითონის ოქსიდების ფენით.

კათოდის შიგნით არის იზოლირებული გამტარი, რომელიც თბება ალტერნატიული დენით. გაცხელებული კათოდი ასხივებს ელექტრონებს, რომლებიც აღწევს ანოდს. ნათურის ანოდი არის მრგვალი ან ოვალური ცილინდრი, რომელსაც აქვს საერთო ღერძი კათოდთან.

ვაკუუმ დიოდის ცალმხრივი გამტარობა განპირობებულია იმით, რომ გაცხელების გამო ელექტრონები გამოფრინდებიან ცხელი კათოდიდან და გადადიან ცივ ანოდზე. ელექტრონებს შეუძლიათ დიოდის გავლით მხოლოდ კათოდიდან ანოდამდე გადინება (ანუ, ელექტრული დენი მხოლოდ საპირისპირო მიმართულებით მიედინება: ანოდიდან კათოდამდე).

ფიგურაში ნაჩვენებია ვაკუუმური დიოდის მიმდინარე-ძაბვის მახასიათებელი (უარყოფითი ძაბვის მნიშვნელობა შეესაბამება შემთხვევას, როდესაც კათოდური პოტენციალი უფრო მაღალია ვიდრე ანოდის პოტენციალი, ანუ ელექტრული ველი "ცდილობს" ელექტრონების დაბრუნებას კათოდში).

ვაკუუმური დიოდები გამოიყენება ალტერნატიული დენის გასასწორებლად. თუ თქვენ მოათავსებთ სხვა ელექტროდს (ბადას) კათოდსა და ანოდს შორის, მაშინ ქსელსა და კათოდს შორის ძაბვის უმნიშვნელო ცვლილებაც კი მნიშვნელოვნად იმოქმედებს ანოდის დენზე. ასეთი ელექტრონული მილი (ტრიოდი) საშუალებას გაძლევთ გააძლიეროთ სუსტი ელექტრული სიგნალები. ამიტომ, გარკვეული პერიოდის განმავლობაში ეს ნათურები ელექტრონული მოწყობილობების მთავარი ელემენტები იყო.

4. კათოდური მილი

ვაკუუმში ელექტრული დენი გამოიყენებოდა კათოდური სხივის მილში (CRT), რომლის გარეშეც დიდი ხნის განმავლობაში შეუძლებელი იყო ტელევიზორის ან ოსცილოსკოპის წარმოდგენა.

ფიგურაში ნაჩვენებია CRT-ის გამარტივებული დიზაინი.

მილის ყელზე ელექტრონული „იარაღი“ არის კათოდი, რომელიც ასხივებს ელექტრონების ინტენსიურ სხივს. ცილინდრების სპეციალური სისტემა ხვრელების (1) ფოკუსირებას ახდენს ამ სხივზე და ხდის მას ვიწრო. როდესაც ელექტრონები ხვდებიან ეკრანზე (4), ის იწყებს ნათებას. ელექტრონების ნაკადი შეიძლება კონტროლდებოდეს ვერტიკალური (2) ან ჰორიზონტალური (3) ფირფიტების გამოყენებით.

მნიშვნელოვანი ენერგია შეიძლება გადაეცეს ელექტრონებს ვაკუუმში. ელექტრონული სხივები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლითონების დნობისთვისაც კი ვაკუუმში.