Vakum, elektrik akımını vakumda koşullar. Boşlukta elektrik akımı nedir

Elektrik akımı, elektrik yüklerinin düzenli hareketidir. Örneğin yüklü ve yüksüz bir cismi birbirine bağlayan bir iletkende elde edilebilir. Ancak bu akım, bu cisimler arasındaki potansiyel fark sıfıra düştüğü anda duracaktır. Yüklü bir kapasitörün plakalarını birleştiren iletkende de düzenli bir akım olacaktır. Bu durumda akıma kapasitör plakalarındaki yüklerin nötrleşmesi eşlik eder ve kapasitör plakaları arasındaki potansiyel fark sıfır olana kadar devam eder.

Bu örnekler, bir iletkende elektrik akımının ancak iletkenin uçlarında farklı potansiyeller olması, yani içinde bir elektrik alanı olması durumunda oluştuğunu göstermektedir.

Ancak ele alınan örneklerde, akım uzun vadeli olamaz, çünkü yükleri hareket ettirme sürecinde cisimlerin potansiyelleri hızla eşitlenir ve iletkendeki elektrik alanı kaybolur.

Bu nedenle akım elde etmek için iletkenin uçlarında farklı potansiyelleri korumak gerekir. Bunu yapmak için, yükleri bir gövdeden diğerine başka bir iletken aracılığıyla aktarabilir ve bunun için kapalı bir devre oluşturabilirsiniz. Bununla birlikte, aynı elektrik alanının kuvvetlerinin etkisi altında, ikinci cismin potansiyeli birinci cismin potansiyelinden daha az olduğu için böyle bir yük transferi imkansızdır. Bu nedenle, transfer yalnızca elektrik kaynaklı olmayan kuvvetlerle mümkündür. Bu tür kuvvetlerin varlığı, devreye dahil olan bir akım kaynağı tarafından sağlanır.

Akım kaynağına etki eden kuvvetler, yükü daha düşük potansiyele sahip bir gövdeden daha yüksek potansiyele sahip bir gövdeye aktarır ve iş yapar. Bu nedenle, enerjiye sahip olmalıdır.

Akım kaynakları galvanik hücreler, piller, jeneratörler vs.'dir.

Dolayısıyla, elektrik akımının oluşması için ana koşullar: bir akım kaynağının ve kapalı bir devrenin varlığı.

Bir devrede akımın geçişine, kolayca gözlemlenebilen bir dizi olay eşlik eder. Bu nedenle, örneğin bazı sıvılarda, içinden bir akım geçtiğinde, bir sıvıya batırılmış elektrotlarda bir maddenin salındığı gözlenir. Gazlardaki akıma genellikle gazların parlaması vb.

Bildiğiniz gibi vakum en iyi yalıtkandır, yani havanın dışarı pompalandığı alandır.

Ancak, içine yük taşıyıcıları sokmanın gerekli olduğu bir vakumda bir elektrik akımı elde etmek mümkündür.

Havanın dışarı pompalandığı bir kabı ele alalım. Bu kaba iki metal plaka lehimlenmiştir - iki elektrot. Bunlardan biri A (anot) pozitif bir akım kaynağına, diğeri K (katot) - negatif olana bağlıdır. 80 - 100 V arası voltaj uygulamak için yeterlidir.

Devreye hassas bir miliampermetre dahil ediyoruz. Cihaz herhangi bir akım göstermiyor; bu, elektrik akımının boşlukta var olmadığını gösterir.

Deneyimi değiştirelim. Bir katot olarak, bir teli - uçları dışarıya çıkarılan bir iplik - kaba lehimliyoruz. Bu filament hala katot olarak kalacaktır. Başka bir akım kaynağının yardımıyla onu ısıtıyoruz. Filament ısınır ısınmaz devreye bağlı aletin vakumda bir elektrik akımı gösterdiğini ve filamanın ne kadar büyük olursa o kadar fazla ısındığını fark edeceğiz. Bu, filamanın ısıtıldığında vakumda yüklü parçacıkların varlığını sağladığı, onların kaynağı olduğu anlamına gelir.

Bu parçacıklar nasıl yüklenir? Tecrübe bu sorunun cevabını sağlayabilir. Gemiye lehimlenen elektrotların kutuplarını değiştirelim - ipliği anot ve karşı kutbu - katot yapacağız. Ve filaman ısıtılıp yüklü parçacıkları boşluğa göndermesine rağmen akım yoktur.

Bu parçacıkların, negatif yüklü olduklarında elektrot A'dan itildikleri için negatif yüklü olduklarını takip eder.

Bu parçacıklar nelerdir?

Elektronik teorisine göre, bir metaldeki serbest elektronlar kaotik hareket halindedir. İplik ısıtıldığında bu hareket artar. Aynı zamanda, çıkmak için yeterli enerjiyi elde eden bazı elektronlar iplikten uçarak etrafında bir "elektron bulutu" oluşturur. Filaman ve anot arasında bir elektrik alanı oluştuğunda, elektronlar, pilin pozitif kutbuna bağlıysa elektrot A'ya doğru uçarlar ve negatif kutba bağlıysa, yani elektronlarla aynı adı taşıyan bir yüke sahipse, filamana geri püskürtülürler.

Dolayısıyla, vakumdaki bir elektrik akımı, yönlendirilmiş bir elektron akışıdır.

Bu derste, özellikle boşlukta olmak üzere çeşitli ortamlardaki akım akışını incelemeye devam edeceğiz. Serbest yük oluşum mekanizmasını ele alacağız, vakumda akım ilkelerine göre çalışan ana teknik cihazları ele alacağız: bir diyot ve bir katot ışın tüpü. Ayrıca elektron ışınlarının ana özelliklerini de belirtiyoruz.

Deneyin sonucu şu şekilde açıklanmaktadır: Isıtma sonucunda metal, buharlaşma sırasında su moleküllerinin emisyonuna benzer şekilde, atomik yapısından elektronlar yaymaya başlar. Isıtılmış metal elektron bulutunu çevreler. Bu fenomene termiyonik emisyon denir.

Pirinç. 2. Edison deneyinin şeması

Elektron ışınlarının özelliği

Teknolojide, sözde elektron ışınlarının kullanımı büyük önem taşımaktadır.

Tanım. Bir elektron ışını, uzunluğu genişliğinden çok daha büyük olan bir elektron akışıdır. Bunu elde etmek oldukça kolaydır. İçinden akımın geçtiği bir vakum tüpü almak ve anotta dağılmış elektronların gittiği bir delik açmak (sözde elektron tabancası) yeterlidir (Şekil 3).

Pirinç. 3. Elektron tabancası

Elektron ışınlarının bir dizi temel özelliği vardır:

Yüksek kinetik enerjilerinin bulunması sonucunda çarptıkları malzeme üzerinde ısıl etki gösterirler. Bu özellik elektronik kaynakta kullanılır. Elektronik kaynak, örneğin yarı iletkenlerin kaynaklanması gibi malzemelerin saflığının korunmasının önemli olduğu durumlarda gereklidir.

• Metallerle çarpıştığında yavaşlayan elektron ışınları tıpta ve teknolojide kullanılan X-ışınları yayar (Şekil 4).

Pirinç. 4. Röntgen kullanılarak çekilmiş bir resim ()

• Bir elektron ışını fosfor adı verilen bazı maddelere çarptığında, ışının hareketini izlemeye yardımcı olan, elbette çıplak gözle görülemeyen ekranlar oluşturmayı mümkün kılan bir parıltı meydana gelir.
• Elektrik ve manyetik alanları kullanarak kirişlerin hareketini kontrol etme yeteneği.

Termiyonik emisyonun elde edilebileceği sıcaklığın, metal yapının bozulduğu sıcaklığı aşamadığına dikkat edilmelidir.

İlk başta Edison, vakumda akım elde etmek için aşağıdaki yapıyı kullandı. Vakum tüpünün bir tarafına devreye dahil olan bir iletken, diğer tarafına pozitif yüklü bir elektrot yerleştirildi (bkz. Şekil 5):

Pirinç. 5

Akımın iletkenden geçmesi sonucunda, pozitif elektroda çekilen elektronları yayarak ısınmaya başlar. Sonunda, aslında bir elektrik akımı olan yönlendirilmiş bir elektron hareketi vardır. Bununla birlikte, bu şekilde yayılan elektronların sayısı çok küçüktür ve herhangi bir kullanım için çok az akım verir. Bu sorun başka bir elektrot eklenerek aşılabilir. Böyle bir negatif potansiyel elektroda dolaylı akkor elektrot denir. Kullanımı ile hareket eden elektronların sayısı birçok kez artar (Şekil 6).

Pirinç. 6. Dolaylı kızdırma bujisi kullanma

Vakumdaki akımın iletkenliğinin metallerinkiyle aynı olduğunu belirtmekte fayda var - elektronik. Bu serbest elektronların ortaya çıkma mekanizması tamamen farklı olsa da.

Termiyonik emisyon fenomenine dayanarak, vakum diyotu adı verilen bir cihaz yaratıldı (Şekil 7).

Pirinç. 7. Elektrik devresindeki vakum diyodunun tanımı

vakum diyotu

Vakum diyotuna daha yakından bakalım. İki tür diyot vardır: filamanlı ve anotlu diyot ve filamanlı, anotlu ve katotlu diyot. Birincisine doğrudan filament diyot, ikincisi - dolaylı filament denir. Teknolojide hem birinci hem de ikinci tip kullanılır, ancak doğrudan filaman diyotun öyle bir dezavantajı vardır ki, ısıtıldığında ipliğin direnci değişir, bu da diyot boyunca akımda bir değişiklik gerektirir. Ve diyot kullanan bazı işlemler tamamen sabit bir akım gerektirdiğinden, ikinci tip diyotları kullanmak daha uygundur.

Her iki durumda da verimli emisyon için filamanın sıcaklığı .

Diyotlar alternatif akımları düzeltmek için kullanılır. Diyot endüstriyel akımları dönüştürmek için kullanılıyorsa buna kenotron denir.

Elektron yayan elemanın yanında bulunan elektrota katot (), diğerine anot () denir. Doğru bağlandığında voltaj arttıkça akım da artar. Ters bağlantı ile akım hiç akmayacaktır (Şek. 8). Bu şekilde, vakum diyotları, tekrar açıldığında akımın minimum olmasına rağmen mevcut olduğu yarı iletken diyotlarla olumlu bir şekilde karşılaştırılır. Bu özellik nedeniyle, alternatif akımları düzeltmek için vakum diyotları kullanılır.

Pirinç. 8. Bir vakum diyodunun akım-gerilim karakteristiği

Vakumda akım akışı işlemleri temelinde oluşturulan başka bir cihaz, bir elektrik triodudur (Şekil 9). Tasarımı, ızgara adı verilen üçüncü bir elektrotun varlığıyla diyottan farklıdır. Osiloskop ve tüplü televizyon gibi aletlerin ana parçasını oluşturan katot ışın tüpü gibi bir alet de vakumdaki akım ilkelerine dayanır.

Pirinç. 9. Bir vakum triodunun şeması

Katot ışını tüpü

Yukarıda bahsedildiği gibi, vakumda akım yayılımının özelliklerine dayanarak, katot ışını tüpü gibi önemli bir cihaz tasarlandı. İşinin merkezinde elektron ışınlarının özelliklerini kullanıyor. Bu cihazın yapısını düşünün. Katot ışını tüpü, uzatmalı bir termos, bir elektron tabancası, iki katot ve karşılıklı olarak dik iki elektrot çiftinden oluşur (Şekil 10).

Pirinç. 10. Bir katot ışını tüpünün yapısı

Çalışma prensibi şu şekildedir: termiyonik emisyon sonucu tabancadan yayılan elektronlar, anotlardaki pozitif potansiyel nedeniyle hızlanır. Ardından, kontrol elektrot çiftlerine istenen voltajı uygulayarak, elektron ışınını yatay ve dikey olarak istediğimiz gibi saptırabiliriz. Bundan sonra, yönlendirilen ışın, üzerinde ışın yörüngesinin görüntüsünü görmemizi sağlayan fosfor ekrana düşer.

Katot ışını tüpü, elektrik sinyallerini incelemek için tasarlanmış osiloskop (Şekil 11) adı verilen bir alette ve elektron ışınlarının manyetik alanlar tarafından kontrol edilmesi dışında kineskopik televizyonlarda kullanılır.

Pirinç. 11. Osiloskop ()

Bir sonraki dersimizde elektrik akımının sıvılardan geçişini inceleyeceğiz.

Kaynakça

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik (temel seviye) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gindenstein L.E., Dick Yu.I. Fizik 10. sınıf. -M.: İleksa, 2005.
3. Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fizik. Elektrodinamik. - M.: 2010.

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

Ev ödevi

1. elektronik emisyon nedir?
2. Elektron ışınlarını kontrol etmenin yolları nelerdir?
3. Bir yarı iletkenin iletkenliği sıcaklığa nasıl bağlıdır?
4. Dolaylı filament elektrot ne için kullanılır?
5. *Vakum diyodunun ana özelliği nedir? Nedeni nedir?

Bir elektrik akımı sadece metallerde değil, aynı zamanda bir vakumda, örneğin radyo tüplerinde, katot ışın tüplerinde de oluşturulabilir. Vakumdaki akımın doğasını bulalım.

Metaller çok sayıda serbest, rastgele hareket eden elektronlara sahiptir. Bir elektron bir metalin yüzeyine yaklaştığında, üzerine pozitif iyonlar tarafından etki eden ve içe doğru yönlendirilen çekici kuvvetler, elektronun metalden ayrılmasını engeller. Bir metalden bir elektronu vakumda uzaklaştırmak için yapılması gereken işe ne ad verilir? işten çıkmak. Farklı metaller için farklıdır. Yani, tungsten için eşittir 7,2 * 10 -19 j. Bir elektronun enerjisi iş fonksiyonundan küçükse metali terk edemez. Oda sıcaklığında bile enerjisi iş fonksiyonundan çok daha büyük olmayan birçok elektron vardır. Metalden ayrıldıktan sonra, kısa bir mesafe için ondan uzaklaşırlar ve iyonların çekim kuvvetlerinin etkisi altında metale geri dönerler, bunun sonucunda yüzeyin yakınında dinamik dengede olan ince bir giden ve geri dönen elektron tabakası oluşur. Elektron kaybı nedeniyle, metalin yüzeyi pozitif yüklü hale gelir.

Bir elektronun metali terk etmesi için, elektron tabakasının elektrik alanının itici kuvvetlerine ve metalin pozitif yüklü yüzeyinin elektrik alanının kuvvetlerine karşı iş yapması gerekir (Şekil 85.a). Oda sıcaklığında, çift yüklü katmandan kaçabilecek neredeyse hiç elektron yoktur.

Elektronların çift tabakadan dışarı uçabilmeleri için iş fonksiyonundan çok daha büyük bir enerjiye sahip olmaları gerekir. Bunu yapmak için elektronlara dışarıdan, örneğin ısıtılarak enerji verilir. Isıtılmış bir cisim tarafından elektron emisyonuna termiyonik emisyon denir. Metalde serbest elektronların varlığının kanıtlarından biridir.

Böyle bir deneyde termiyonik emisyon fenomeni gözlemlenebilir. Elektrometreyi (elektrikli bir cam çubuktan) pozitif olarak yükledikten sonra, onu bir iletken ile bir tanıtım vakum lambasının A elektroduna bağlarız (Şekil 85, b). Elektrometre deşarj olmuyor. Devreyi kapattıktan sonra K ipliğini parlatacağız. Elektrometre iğnesinin düştüğünü görüyoruz - elektrometre boşaldı. Isıtılmış filament tarafından yayılan elektronlar, pozitif yüklü elektrot A'ya çekilir ve yükünü nötralize eder. Bir elektrik alanının etkisi altında filamandan elektrot A'ya termoelektronların akışı, vakumda bir elektrik akımı oluşturdu.

Elektrometre negatif olarak yüklenirse, böyle bir deneyde deşarj olmaz. Filamentten dışarı fırlayan elektronlar artık elektrot A tarafından çekilmezler, aksine ondan itilirler ve filamente geri dönerler.

Elektrik devresini oluşturalım (Şek. 86). Isıtılmamış bir iplik K ile, bununla elektrot A arasındaki devre açıktır - galvanometre iğnesi sıfırdadır. Devresinde akım yoktur. Anahtarı kapattıktan sonra filamanı ısıtıyoruz. Termoelektronlar filaman ve elektrot A arasındaki devreyi kapatırken, böylece bir vakumda bir elektrik akımı oluşturduğundan, galvanometre devresinden bir akım geçti. Vakumdaki bir elektrik akımı, bir elektrik alanının etkisi altında yönlendirilmiş bir elektron akışıdır. Vakumda akım oluşturan elektronların yönlü hareket hızı, metallerde akım oluşturan elektronların yönlü hareket hızından milyarlarca kat daha fazladır. Böylece, bir radyo alıcısının lambalarının anodundaki elektron akışının hızı saniyede birkaç bin kilometreye ulaşır.

Bu kısa bir özettir.

Tam sürüm üzerinde çalışmalar devam ediyor

Ders20

boşlukta akım

1. Vakum hakkında bir not

Boşlukta elektrik akımı yoktur, çünkü termodinamik vakumda parçacık yoktur.

Bununla birlikte, pratikte elde edilen en iyi vakum

,

onlar. çok sayıda parçacık.

Bununla birlikte, vakumdaki akımdan bahsederken, termodinamik anlamda ideal bir vakum anlamına gelirler, yani. parçacıkların tamamen yokluğu. Herhangi bir kaynaktan elde edilen parçacıklar, akımın akışından sorumludur.

2. Çalışma işlevi

Bildiğiniz gibi, metallerde kristal kafese çekim kuvveti tarafından tutulan bir elektron gazı vardır. Normal şartlar altında elektronların enerjisi yüksek olmadığı için kristalin içinde tutulurlar.

Elektron gazına klasik konumlardan yaklaşırsak, yani Maxwell-Boltzmann dağılımına uyduğunu düşünürsek, hızları ortalamanın üzerinde olan büyük bir parçacık oranı olduğu açıktır. Sonuç olarak, bu parçacıklar kristalden ayrılıp yakınında bir elektron bulutu oluşturmak için yeterli enerjiye sahiptir.

Metalin yüzeyi pozitif yüklüdür. Elektronların yüzeyden çıkarılmasını önleyen bir çift katman oluşur. Bu nedenle, bir elektronu uzaklaştırmak için ona ek enerji vermek gerekir.

Tanım: Metalden elektronların iş fonksiyonu bir elektronu metalin yüzeyinden sıfır durumunda sonsuza kadar uzaklaştırmak için verilmesi gereken enerji olarak adlandırılır.e k.

Farklı metaller için iş fonksiyonu farklıdır.

Metal	Çalışma fonksiyonu, eV
	1,81

3. Elektronik emisyon.

Normal şartlar altında elektronların enerjisi oldukça küçüktür ve iletkenin içinde bağlıdırlar. Elektronlara ek enerji vermenin yolları vardır. Dış etki altında elektron emisyonu olgusuna elektron emisyonu denir ve 1887'de Edison tarafından keşfedilmiştir. Enerji iletim yöntemine bağlı olarak, 4 tür emisyon ayırt edilir:

1. Termiyonik emisyon (TEE), yöntem - ısı kaynağı (ısıtma).

2. Fotoelektronik emisyon (PEE), yöntem - aydınlatma.

3. İkincil elektron emisyonu (SEE), yöntem - parçacık bombardımanı.

4. Otoelektronik emisyon (AEE), yöntem - güçlü elektrik alanı.

4. Alan emisyonu

Güçlü bir elektrik alanının etkisi altında, elektronlar metalin yüzeyinden kaçabilir.

Bu gerilim büyüklüğü bir elektronu çekip çıkarmak için yeterlidir.

Bu fenomene soğuk emisyon denir. Alan yeterince güçlüyse, elektron sayısı artabilir ve sonuç olarak akım büyük olabilir. Joule-Lenz yasasına göre büyük miktarda ısı açığa çıkar ve AEE, TEE'ye dönüşebilir.

5. Fotoelektronik emisyon (PEE)

Fotoelektrik etki olgusu uzun süredir bilinmektedir, bkz. "Optik".

6. İkincil elektron emisyonu (SEE)

Bu fenomen, fotoelektron çoğaltmalarında (PMT'ler) kullanılır.

Çalışma sırasında elektron sayısında çığ benzeri bir artış meydana gelir. Zayıf ışık sinyallerini kaydetmek için kullanılır.

7. Vakum diyotu.

TEE'yi incelemek için vakum diyotu adı verilen bir cihaz kullanılır. Çoğu zaman, yapısal olarak, bir cam termos içine yerleştirilmiş iki koaksiyel silindirden oluşur.

Katot, doğrudan veya dolaylı olarak elektrik akımı ile ısıtılır. Doğrudan - akım katodun kendisinden geçer, dolaylı - katodun içine ek bir iletken yerleştirilir - bir filaman. Isıtma, yeterince yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir, bu nedenle katot karmaşık hale getirilir. Taban, refrakter bir malzemedir (tungsten) ve kaplama, düşük iş fonksiyonlu bir malzemedir (sezyum).

Diyot, doğrusal olmayan elemanlara, yani Ohm yasasına uymaz. Diyotun tek yönlü iletkenliğe sahip bir element olduğu söylenir. Bir diyotun CVC'sinin çoğu, Boguslavsky-Langmuir yasası veya 3/2 yasası tarafından tanımlanır.

Filament sıcaklığı yükseldikçe, I–V karakteristiği yukarı doğru kayar ve doyma akımı artar. Doygunluk akım yoğunluğunun sıcaklığa bağımlılığı, Richardson-Deshman yasası ile tanımlanır.

Bu formülü elde etmek için kuantum istatistik yöntemleri kullanılabilir.sabit= Btüm metaller için aynıdır. Deney, sabitlerin farklı.

8. Yarım dalga doğrultucu

9. tam dalga doğrultucu (bağımsız).

10. Lambaların uygulanması.

Lambaların avantajları şunları içerir:

· elektron akışının kontrol kolaylığı,

· büyük güç,

· neredeyse doğrusal CVC'nin büyük bir bölümü.

· Tüpler güçlü amplifikatörlerde kullanılır.

Dezavantajlar şunları içerir:

düşük verimlilik,

· yüksek enerji tüketimi.

vakumda elektrik akımı

Vakum, basıncın atmosferik basınçtan düşük olduğu bir gaz halidir. Düşük, orta ve yüksek vakum arasında ayrım yapın.

Yüksek bir vakum oluşturmak için, kalan gazda moleküllerin ortalama serbest yolunun kabın boyutundan veya kaptaki elektrotlar arasındaki mesafeden daha büyük olduğu bir seyreltme gereklidir. Sonuç olarak, kapta bir vakum oluşturulursa, içindeki moleküller neredeyse birbirleriyle çarpışmaz ve elektrotlar arası boşlukta serbestçe uçarlar. Bu durumda, yalnızca elektrotlarla veya kabın duvarlarıyla çarpışma yaşarlar.

Vakumda bir akımın var olabilmesi için, boşluğa bir serbest elektron kaynağı yerleştirmek gerekir. Metallerdeki en yüksek serbest elektron konsantrasyonu. Ancak oda sıcaklığında metali terk edemezler çünkü içinde pozitif iyonların Coulomb çekim kuvvetleri tarafından tutulurlar. Bu kuvvetlerin üstesinden gelmek için, bir elektronun iş fonksiyonu olarak adlandırılan metal yüzeyi terk etmek için belirli bir miktarda enerji harcaması gerekir.

Bir elektronun kinetik enerjisi iş fonksiyonunu aşarsa veya ona eşitse, o zaman metalin yüzeyini terk edecek ve serbest kalacaktır.

Bir metalin yüzeyinden elektron yayma işlemine emisyon denir. İhtiyaç duyulan enerjinin elektronlara nasıl aktarıldığına bağlı olarak, çeşitli emisyon türleri vardır. Bunlardan biri termoelektronik emisyondur.

Ø Isıtılmış cisimler tarafından elektron emisyonuna termoelektronik emisyon denir.

Termiyonik emisyon fenomeni, ısıtılmış bir metal elektrotun sürekli olarak elektronlar yaymasına neden olur. Elektronlar, elektrotun etrafında bir elektron bulutu oluşturur. Bu durumda, elektrot pozitif olarak yüklenir ve yüklü bulutun elektrik alanının etkisi altında, buluttan gelen elektronlar kısmen elektrota geri döner.

Denge durumunda elektrottan bir saniyede ayrılan elektronların sayısı, bu süre içinde elektrota dönen elektronların sayısına eşittir.

2. Vakumda elektrik akımı

Bir akımın varlığı için iki koşul karşılanmalıdır: serbest yüklü parçacıkların varlığı ve bir elektrik alanı. Bu koşulları oluşturmak için balona iki elektrot (katot ve anot) yerleştirilir ve balondan hava pompalanır. Katodun ısıtılması sonucunda elektronlar uçar. Katoda negatif bir potansiyel uygulanır ve anoda pozitif bir potansiyel uygulanır.

Vakumdaki elektrik akımı, termiyonik emisyonun bir sonucu olarak üretilen elektronların yönlendirilmiş bir hareketidir.

3. Vakum diyotu

Modern bir vakum diyodu, havanın 10-7 mm Hg'lik bir basınca boşaltıldığı bir cam veya seramik-metal silindirden oluşur. Sanat. Balonun içine iki elektrot lehimlenir, bunlardan biri - katot - tungstenden yapılmış ve genellikle bir alkalin toprak metal oksit tabakası ile kaplanmış dikey bir metal silindir biçimine sahiptir.

Alternatif akımla ısıtılan katodun içinde yalıtılmış bir iletken bulunur. Isıtılmış katot, anoda ulaşan elektronları yayar. Lamba anodu, katot ile ortak bir eksene sahip yuvarlak veya oval bir silindirdir.

Bir vakum diyodunun tek yönlü iletimi, ısınma nedeniyle elektronların sıcak katottan uçup soğuk anoda hareket etmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Elektronlar yalnızca diyot boyunca katottan anoda hareket edebilir (yani, elektrik akımı yalnızca ters yönde akabilir: anottan katoda).

Şekil, bir vakum diyodunun akım-gerilim karakteristiğini yeniden üretir (negatif bir voltaj değeri, katot potansiyelinin anot potansiyelinden daha yüksek olduğu, yani elektrik alanının elektronları katoda geri döndürmeye "çalıştığı" duruma karşılık gelir).

Alternatif akımı düzeltmek için vakum diyotları kullanılır. Katot ile anot arasına bir elektrot (ızgara) daha yerleştirilirse, ızgara ile katot arasındaki voltajdaki küçük bir değişiklik bile anot akımını önemli ölçüde etkiler. Böyle bir vakum tüpü (triyot), zayıf elektrik sinyallerini yükseltmenizi sağlar. Bu nedenle, bir süre bu lambalar elektronik cihazların ana unsurlarıydı.

4. Katot ışını tüpü

Bir katot ışını tüpünde (CRT) vakumda elektrik akımı kullanıldı, bu olmadan uzun süre bir TV veya osiloskop hayal etmek imkansızdı.

Şekil, bir CRT'nin tasarımının basitleştirilmiş bir görünümünü göstermektedir.

Tüpün boynundaki elektron "tabancası", yoğun bir elektron demeti yayan katottur. Delikli (1) özel bir silindir sistemi bu ışını odaklayarak daraltır. Elektronlar ekrana (4) çarptığında parlamaya başlar. Elektron akışı dikey (2) veya yatay (3) plakalar kullanılarak kontrol edilebilir.

Önemli enerji bir vakumda elektronlara aktarılabilir. Elektron ışınları metalleri vakumda eritmek için bile kullanılabilir.