Электричество в вакууме: Электрический ток в вакууме кратко, какими частицами создается – Электрический ток в вакууме — Класс!ная физика

Урок 35. электрический ток в вакууме и газах — Физика — 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 35. Электрический ток в вакууме и газах

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) особенности протекания электрического тока в вакууме и газах;

2) газовый разряд;

3) рекомбинация, ионизация;

4) самостоятельный разряд и несамостоятельный разряды;

5) плазма;

6) зависимость силы тока от напряжения;

7) зависимость силы тока от внешних условий.

Глоссарий по теме:

Термоэлектронная эмиссия – явление испускания электронов нагретыми металлами.

Катодные лучи – это испускаемые катодом потоки электронов, движущиеся в вакууме.

Электрический ток газах или газовый разряд – это процесс прохождения электрического тока через газ.

Ионизация – это распад атомов и молекул на ионы.

Рекомбинация – это образование из ионов нейтральных атомов и молекул.

Самостоятельный разряд – это разряд, происходящий в газе без внешнего ионизатора.

Несамостоятельный разряд – это разряд, происходящий в газе только под влиянием внешнего ионизатора.

Плазма – это частично или полностью ионизированный газ.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Г.Я. Мякишев., Б.Б.Буховцев., Н.Н.Сотский. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 372-375, 380-385.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс М.: Дрофа,2009.

Фортов В. Е., Храпак А. Г., Якубов И. Т. Физика неидеальной плазмы. Издательство: Физматлит, 2010 г.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Вакуум является идеальным диэлектриком. Чтобы в вакууме мог проходить электрический ток, в нем необходимо предварительно «создать» некоторую концентрацию свободных носителей заряда, это осуществляется с помощью явления термоэлектронной эмиссии. Термоэлектронная эмиссия – явление испускания веществом электронов при нагревании. Вакуумные приборы, работа которых основана на явлении термоэлектронной эмиссии, называются электронными лампами (вакуумный диод, электронно-лучевая трубка).

Электрический ток в газах, другими словами газовый разряд, — это совокупность электрических, оптических и тепловых явлений, возникающих при протекании электрического тока через вещество, находящееся в газообразном состоянии. Когда газ находится в своем обычном состоянии, он является диэлектриком. Чтобы протекание тока стало возможным, необходимо создать подходящие для этого условия, т. е. ионизировать газ. Ионизация происходит в результате воздействия:

1) космических лучей;

2) рентгеновского излучения;

3) ультрафиолетового излучения;

4) высокой температуры;

5) электрического поля.

Все газовые разряды делятся на 2 вида:

1) самостоятельные;

2) несамостоятельные.

К самостоятельным относятся: искровой, дуговой, тлеющий и коронный разряды.

Электронно-лучевые трубки находят широкое применение в осциллографах, дисплеях компьютеров, радиолокаторах, медицинской аппаратуре.

Плазма – это частично или полностью ионизированный газ. В целом плазма является электрически нейтральной системой.

Частицы плазмы легко перемещаются под воздействием электрических и магнитных полей. Поэтому любое нарушение электрической нейтральности отдельных областей плазмы быстро ликвидируется, и нейтральность плазмы восстанавливается. Проводимость плазмы увеличивается по мере роста степени её ионизации.

При высоких температурах проводимость полностью ионизированной плазмы приближается к сверхпроводимости.

Примеры и разбор решения заданий:

  1. Выберите правильный ответ.

Электронная пушка создаёт пучок электронов в стеклянной вакуумной камере. Все электроны, покинувшие катод пушки, ударяются в экран электронно-лучевой трубки. Если увеличить ускоряющее напряжение в пушке в 2 раза, то сила тока, идущего в вакууме через трубку.

Варианты ответов:

  1. 1 не изменится;
  2. возрастёт примерно в раза;
  3. возрастёт примерно в 2 раза;
  4. возрастёт примерно в 4 раза.

Правильный вариант: 1) не изменится;

Подсказка: вспомните определение тока насыщения в вакууме.

  1. Решите задачу: «Скорость электрона при выходе с поверхности катода, покрытого оксидом бария, уменьшилась в 2 раза. Работа выхода электрона из оксида бария равна 1,6·10-19 Дж. Найдите скорость электрона до выхода из катода и после выхода из катода».

Решение:

Презентация по физике на тему «Электрический ток в вакууме» (10 класс)

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация по физике на тему «Электрический ток в вакууме» (10 класс)

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Электрический ток в вакууме Урок изучения нового материала 10 класс Описание слайда:

Электрический ток в вакууме Урок изучения нового материала 10 класс

2 слайд Что такое вакуум? Вакуум - это такая степень разрежения газа, при которой соу
Описание слайда:

Что такое вакуум? Вакуум — это такая степень разрежения газа, при которой соударений молекул практически нет (длина свободного пробега частиц от столкновения до столкновения больше размеров сосуда) (p<<paтм ~ 10-13 мм рт. ст.) Электрический ток невозможен, т.к. возможное количество ионизированных молекул не может обеспечить электропроводность. Создать электрический ток в вакууме можно, если использовать источник заряженных частиц. Действие источника заряженных частиц может быть основано на явлении термоэлектронной эмиссии.

3 слайд Термоэлектронная эмиссия Термоэлектронная эмиссия - это испускание электронов
Описание слайда:

Термоэлектронная эмиссия Термоэлектронная эмиссия — это испускание электронов твердыми или жидкими телами при их нагревании до температур, соответствующих видимому свечению раскаленного металла. Условие вылета электронов: Ек≥Авых Ек~f(Т), Авых ~f (свойства вещества) Нагретый металлический электрод непрерывно испускает электроны, образуя вокруг себя электронное облако. В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод, равно числу электронов, возвратившихся на него (т.к. электрод при потере электронов заряжается положительно). Чем выше температура металла, тем выше плотность электронного облака.

4 слайд Фотоэлектронная эмиссия Фотоэлектронная эмиссия - это испускание электронов т
Описание слайда:

Фотоэлектронная эмиссия Фотоэлектронная эмиссия — это испускание электронов твердыми или жидкими телами при облучении Условие вылета электронов: Ек≥Авых Ек~f(Т), Авых ~f (свойства вещества) Облученный металлический электрод непрерывно испускает электроны, образуя вокруг себя электронное облако. Чем выше энергия облучения, тем выше плотность электронного облака. Катод выполняется из щелочных и щелочно- земельных металлов с малой работой выхода

5 слайд Вакуумный диод Электрический ток в вакууме возможен в электронных лампах. Эле
Описание слайда:

Вакуумный диод Электрический ток в вакууме возможен в электронных лампах. Электронная лампа — это устройство, в котором применяется явление термоэлектронной эмиссии. А К Н Вакуумный диод — это двухэлектродная электронная лампа. Внутри стеклянного баллона создается очень низкое давление. В баллон впаяны два электрода — анод и катод. Если сам катод подогревается – это катод прямого накала Если катод подогревает проводник – это катод косвенного накала А – анод К – катод Н – нить накала

6 слайд Вакуумный диод Поверхность нагретого катода испускает электроны, поэтому пров
Описание слайда:

Вакуумный диод Поверхность нагретого катода испускает электроны, поэтому проводимость в вакууме электронная Если анод соединен с + источника тока, а катод с -, то в цепи протекает постоянный термоэлектронный ток. А К Н А – анод К – катод Н – нить накала Т.е. ток в аноде возможен, если потенциал анода выше потенциала катода. В этом случае электроны из электронного облака притягиваются к аноду, создавая электрический ток в вакууме. Вакуумный диод обладает односторонней проводимостью.

7 слайд нить накала - - - - - - - катод анод + - Е 1. Прямое включение Электроны, выл
Описание слайда:

нить накала — — — — — — — катод анод + — Е 1. Прямое включение Электроны, вылетевшие из разогретого катода, устремляются к аноду, замыкая цепь Вакуумный диод хорошо проводит ток в прямом направлении При увеличении напряжения на аноде происходит насыщение – все электроны достигают анода U (В) I (A) Вакуумный диод

8 слайд нить накала - - - - - - - катод анод - Е 2. Обратное включение Электроны, выл
Описание слайда:

нить накала — — — — — — — катод анод — Е 2. Обратное включение Электроны, вылетевшие из разогретого катода, тормозятся электрическим полем и возвращаются к катоду Вакуумный диод не проводит ток в обратном направлении + Вакуумный диод I (мA) U (В)

9 слайд Вольт - амперная характеристика вакуумного диода При малых напряжениях на ано Описание слайда:

Вольт — амперная характеристика вакуумного диода При малых напряжениях на аноде не все электроны, испускаемые катодом, достигают анода, и ток небольшой. При больших напряжениях ток достигает насыщения, т.е. максимального значения. Вакуумный диод используется для выпрямления переменного тока (кенотрон) ток до выпрямления ток после выпрямления

10 слайд Электронные пучки Электронные пучки - это поток быстро летящих электронов в э Описание слайда:

Электронные пучки Электронные пучки — это поток быстро летящих электронов в электронных лампах и газоразрядных устройствах.

11 слайд Свойства электронных пучков отклоняются в электрических полях отклоняются в м Описание слайда:

Свойства электронных пучков отклоняются в электрических полях отклоняются в магнитных полях под действием силы Лоренца при торможении пучка, попадающего на вещество возникает рентгеновское излучение вызывают свечение ( люминесценцию ) некоторых твердых и жидких тел ( люминофоров ) нагревают вещество, попадая на него.

12 слайд Электронно- лучевая трубка Электронно – лучевая трубка – электровакуумный при Описание слайда:

Электронно- лучевая трубка Электронно – лучевая трубка – электровакуумный прибор, в котором используется электронный пучок малого сечения, который может отклоняться в любом направлении, и, попадая на люминесцентный экран, создавать изображение.

13 слайд Устройство электронно – лучевой трубки 1 – катод 2 – анод (1-30 кВ) 3 – гориз Описание слайда:

Устройство электронно – лучевой трубки 1 – катод 2 – анод (1-30 кВ) 3 – горизонтальные пластины 4 – вертикальные пластины 5 – электронный луч 6 – экран

14 слайд Работа электронно - лучевой трубки В электронной пушке электроны, испускаемые Описание слайда:

Работа электронно — лучевой трубки В электронной пушке электроны, испускаемые подогреваемым катодом, проходят через управляющий электрод-сетку и ускоряются анодами. Электронная пушка фокусирует электронный пучок в точку и изменяет яркость свечения на экране. Отклоняющие горизонтальные и вертикальные пластины позволяют перемещать электронный пучок на экране в любую точку экрана. Экран трубки покрыт люминофором, который начинает светиться при бомбардировке его электронами.

15 слайд Электронно – лучевая трубка С электростатическим управлением электронного пуч Описание слайда:

Электронно – лучевая трубка С электростатическим управлением электронного пучка (отклонение электрического пучка только электрическим полем) С электромагнитным управлением (есть магнитные отклоняющие катушки ) Существуют два вида электронно-лучевых трубок Кинескоп – электронно – вакуумная трубка, предназначенная для создания телевизионного изображения

16 слайд Применение электронно – лучевой трубки кинескопы в телеаппаратуре дисплеи ЭВМ Описание слайда:

Применение электронно – лучевой трубки кинескопы в телеаппаратуре дисплеи ЭВМ электронные осциллографы в измерительной технике Электронные осциллографы широко применяются для исследования электрических сигналов, измерений, настройки радиотехнических устройств

Применение электронно – лучевой трубки кинескопы в телеаппаратуре дисплеи ЭВМ

Курс профессиональной переподготовки

Учитель физики

Применение электронно – лучевой трубки кинескопы в телеаппаратуре дисплеи ЭВМ

Курс повышения квалификации

Применение электронно – лучевой трубки кинескопы в телеаппаратуре дисплеи ЭВМ

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

loading

Общая информация

Номер материала: ДБ-080218

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Электрический ток в вакууме и газах

Совсем недавно мы говорили о полупроводниках и изготовленных на основе их свойств приборах — транзисторах. Транзисторы полностью заменили электронные лампы, которые были более громоздкими и менее безопасными. Из этих ламп выкачивался воздух, делая концентрацию воздуха внутри сосуда все меньше и меньше. В конце концов, концентрация оказывалась настолько мала, что молекулы газа пролетали от одной стенки сосуда до другой, не соударяясь друг с другом. Такое состояние газа называют вакуумом. То есть вакуум — это такое состояние вещества, при котором его молекулы могут пролететь от одной стенки сосуда до другой, ни разу не испытав соударения. Возникает вопрос: если в вакууме так мало вещества, то как же тогда провести ток через вакуум? Ведь для этого нужны носители заряда.

Впервые это удалось Томасу Эдисону (известному всем как изобретатель промышленной лампы накаливания). Рассмотрим эксперимент Эдисона. Томас Эдисон поместил две металлические пластины в вакуумный баллон. К пластинам он подсоединил электрометр, чтобы регистрировать появление электрического тока и начал нагревать одну из пластин.

Когда пластина достаточно нагрелась, электрометр показал, что на второй пластине есть заряд. Это можно было объяснить только тем, что в вакууме протекает электрический ток.

Дело здесь вот в чем: вокруг разогретого металла образуется электронное облако. С повышением средней кинетической многие электроны становятся свободными, вылетая с поверхности металла подобно молекулам, вылетающим с поверхности воды при испарении. Часть таких электронов и попало на вторую пластину, тем создав на ней ненулевой заряд. Такой процесс получил называние термоэлектронной эмиссии. То есть, термоэлектронная эмиссия — это процесс испускания электронов разогретым металлом. Необходимо отметить, что речь не идет о настолько высокой температуре, которая разрушила бы сам металл.

На основе этого свойства был изобретен такой прибор как вакуумный диод. В вакуумный баллон помещены два электрода: холодный и горячий. Как и было сказано ранее, горячий электрод испускает значительно большее число электронов, чем холодный.

В результате, один из электродов оказывается отрицательно заряженным, а другой — положительно заряженным. Горячий электрод называется катодом, а холодный электрод называется анодом. Теперь давайте рассмотрим, что произойдет, если мы подключим анод к положительному полюсу источника тока, а катод — к отрицательному. В этом случае, вектор напряженности электрического поля будет направлен от анода к катоду. Поскольку направление вектора напряженности указывает направление движения положительных зарядов, электроны будут двигаться в обратном направлении (то есть от катода к аноду). В результате этого, между электродами возникнет электрический ток, то есть, цепь замкнется, и по всей цепи будет протекать электрический ток. Если же теперь мы сменим полярность, то поменяется и направление вектора напряженности электрического поля. В этом случае, поле будет отталкивать электроны обратно к катоду, и цепь окажется разомкнутой. Таким образом, вакуумный диод обладает односторонней проводимостью и тоже может быть использован для преобразования переменного тока в постоянный. Если мы рассмотрим вольтамперную характеристику вакуумного диода, то увидим, что ток возникает только в одном направлении и достаточно быстро растет с увеличением напряжения.

На сегодняшний день вакуумные диоды почти полностью заменили полупроводниковыми диодами, но общая идея у этих приборов имеется.

Рассмотрим теперь возникновение электрического тока в газах. Как вы знаете, в обычном состоянии газы являются диэлектриками, из-за того, что в них очень мало свободных зарядов. Если мы возьмем заряженный конденсатор и подсоединим к нему электрометр, то убедимся, что стрелка электрометра практически не двигается.

Это говорит нам о том, что конденсатор разряжается очень медленно. Если теперь мы подогреем воздух между пластинами конденсатора, то стрелка электрометра достаточно быстро начнет приближаться к нулю.

Это говорит о том, что конденсатор разряжается, то есть воздух при более высокой температуре становится проводящим. Электрический ток, проходящий через газ, называется газовым разрядом.

Надо сказать, что создать электрический ток в газе можно двумя способами: разделить нейтральные молекулы на ионы и электроны или привнести в газ уже готовые свободные заряды. Чаще всего используется первый способ, который называется ионизацией. Ионизация — это процесс разделения нейтральных молекул на ионы и электроны.

Как мы только что убедились, ионизация газов происходит при нагревании. Это объясняется тем, что при более высоких температурах молекулы газа начинают двигаться все быстрее и быстрее, соответственно соударяясь все с большей и большей силой. При таких столкновениях, некоторые молекулы распадаются на положительно заряженные ионы и электроны. Надо сказать, что в газе могут образоваться и отрицательно заряженные ионы: если свободный электрон присоединится к нейтральному атому.

Необходимо отметить, что ионизацию газа можно вызвать не только нагреванием, но и подвергнув этот газ некоторым видам излучения.

Существует два вида газовых разрядов: несамостоятельный и самостоятельный разряды. Несамостоятельный разряд — это протекание электрического тока в газе только под действием внешнего ионизатора. То есть, если разряд несамостоятельный, то при прекращении действия ионизатора, в газе перестанет протекать электрический ток.

Самостоятельный разряд — это протекание электрического тока в газе даже после отключения внешнего ионизатора. То есть, если разряд самостоятельный, то ток не перестанет существовать в газе, при выключении ионизатора.

Проведем опыт, который поможет нам установить вольт-амперную характеристику газов. Для этого соберем следующую цепь: в первую очередь нам понадобится ионизатор.

Этот ионизатор включает в себя два электрода: положительный (анод) и отрицательный (катод). Конечно, нам также понадобится стеклянный баллон, в который мы и поместим исследуемый газ. Разумеется, в нашей цепи должен присутствовать источник тока, с помощью которого мы создадим электрическое поле. Для измерения напряжения нам понадобится вольтметр, а для измерения силы тока нам понадобится амперметр. Чтобы мы могли регулировать силу тока, нам понадобится реостат. Итак, наша цепь готова. Для удобства мы можем изобразить ее схематически, а также, построить график, отображающий вольт-амперную характеристику данного газа.

Как видно, график делится на три участка: до точки А, между точками А и В, и после точки В. Итак первая часть графика представляет собой практически линейную зависимость силы тока от напряжения. То есть, на первом участке, протекание электрического тока подчиняется хорошо известному нам закону Ома. Если теперь мы рассмотрим второй участок, то убедимся, что ток практически не увеличивается, несмотря на увеличение напряжения. Дело здесь в следующем: в какой-то момент наступает такое состояние, что в единицу времени образуется столько же зарядов, сколько зарядов достигает электродов за это же время. То есть, попросту неоткуда взяться дополнительным носителям заряда, за счет которых увеличилась бы сила тока. В таких случаях говорят, что ток достиг насыщения. Но, как видно из графика, этим дело еще не кончается. Если продолжать увеличивать напряжение, то ток, в какой-то момент снова начинает быстро увеличиваться. Этому соответствует третий участок графика — участок после точки В.

Чем больше напряжение, тем сильнее электрическое поле действует на заряженные частицы. В результате, электроны начинают обладать довольно большой энергией и при столкновении с нейтральными атомами выбивают из них дополнительные заряды. Когда газ достиг такого состояния, внешний ионизатор уже не нужен для поддержания тока, поэтому, здесь речь идет уже о самостоятельном разряде. Кинетическая энергия электрона пропорциональна напряженности поля и длине свободного пробега (то есть расстоянию, пройденному без столкновений). Итак, если эта энергия электрона превосходит работу, которую необходимо совершить для ионизации нейтрального атома, то такой электрон самостоятельно ионизирует нейтральный атом. Такой процесс называется ионизацией электронным ударом. Более того, положительные ионы, двигающиеся к катоду, тоже обладают достаточно большой энергией, чтобы выбить из него электроны. Кроме этого, столь большое количество ударов по катоду приводит к его нагреванию. А нагревание, как мы знаем, приводит к термоэлектронной эмиссии. В этом случае, число заряженных частиц становится столь велико, что ионизатор уже не нужен, и такой разряд, безусловно, является самостоятельным.

Электрический ток в вакууме: вакуумный диод

 

До того, как в радиотехнике стали использовать полупроводниковые приборы, везде использовались электронные лампы.

Понятие вакуума

Электронная лампа представляла собой запаянный с обоих концов стеклянный тубус, в одном стороне которого располагался катод, а в другом анод. Из тубуса отчаливали газ до такого состояния, при котором молекулы газа могли пролететь от одной стенки до другой и при этом не столкнуться. Такое состояние газа называется вакуум. Другими словами вакуум — это сильноразреженный газ. 

В таких условиях проводимость внутри лампы можно обеспечить только путем введения внутрь источника заряженных частиц. Для того, чтобы внутри лампы появились заряженные частицы пользовались таким свойством тел, как термоэлектронная эмиссия.

Термоэлектронная эмиссия – это явление испускания телом электронов, под действием высокой температуры. У очень многих веществ термоэлектронная эмиссия начинается при температурах, при которых еще не может начаться испарение самого вещества. В лампах из таких веществ делали катоды.

Электрический ток в вакууме

Катод потом нагревали, вследствие чего он начинал постоянно испускать электроны. Эти электроны образовывали вокруг катода электронное облако. При подключении к электродам источника питания, между ними образовывалось электрическое поле.

При этом, если положительный полюс источника соединить с анодом, а отрицательный с катодом, то вектор напряженности электрического поля будет направлен в сторону катода. Под действием этой силы, некоторые электроны вырываются из электронного облака и начинают двигаться к аноду. Тем самым они создают электрический ток внутри лампы.

Если же подключить лампу иначе, положительный полюс соединить с катодом, а отрицательный с анодом, то напряженность электрического поля будет направлена от катода к аноду. Это электрическое поле будет отталкивать электроны назад к катоду, и проводимости не будет. Цепь останется разомкнутой. Это свойство получило название односторонней проводимости

Вакуумный диод

Раньше односторонняя проводимость широко использовалась в электронных приборах с двумя электродами. Такие приборы назывались вакуумными диодами. Они выполняли в свое время роль, которую выполняют сейчас полупроводниковые диоды.

Чаще всего использовались для выпрямления электрического тока. В данный момент вакуумные диоды практически нигде не применяются. Вместо них все прогрессивное человечество использует полупроводниковые диоды.

Общая схема вакуумного диода представлена на следующем рисунке.

картинка

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Термисторы и фоторезисторы: общее понятие, область применения
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЭлектронные пучки.Электронно — лучевая трубка

Все неприличные комментарии будут удаляться.

Ток, электрический ток в вакууме

Электрический ток – упорядоченное движение электрозарядов. Его можно получить, например, в проводнике, который соединяет заряженное и незаряженное тело. Однако этот ток прекратится, как только разность потенциалов этих тел станет нулевой. Упорядоченное движение зарядов (электрический ток) будет существовать также в проводнике, соединяющем пластины заряженного конденсатора. В этом случае ток сопровождается нейтрализацией зарядов, находящихся на пластинах конденсатора, и продолжается, пока разность потенциалов пластин конденсатора не станет нулевой.

Эти примеры показывают, что электрический ток в проводнике возникает лишь при наличии на концах проводника разных потенциалов, т. е. тогда, когда в нем есть электрическое поле.

Но в рассмотренных примерах ток не может быть длительным, так как в процессе перемещения зарядов потенциалы тел быстро выравниваются и электрическое поле в проводнике исчезает.

Следовательно, для получения тока необходимо поддерживать на концах проводника разные потенциалы. Для этого можно переносить заряды с одного тела на другое обратно по другому проводнику, образуя для этого замкнутую цепь. Однако под действием сил этого же электрического поля такой перенос зарядов невозможен, так как потенциал второго тела меньше потенциала первого. Поэтому перенос возможен только силами неэлектрического происхождения. Наличие таких сил обеспечивает источник тока, включаемый в цепь.

Силы, действующие в источнике тока, переносят заряд от тела с меньшим потенциалом к телу с большим потенциалом и совершают при этом работу. Следовательно, источник тока должен обладать энергией.

Источниками тока являются электрические машины, гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы и т. д.

Итак, основные условия возникновения электрического тока: наличие источника тока и замкнутой цепи.

Прохождение тока в цепи сопровождается рядом легконаблюдаемых явлений. Так, например, в некоторых жидкостях при прохождении по ним тока наблюдается выделение вещества на электродах, опущенных в жидкость. Ток в газах часто сопровождается свечением газов и т. д. Электрический ток в газах и вакууме изучал выдающийся французский физик и математик – Андре Мари Ампер, благодаря которому мы теперь знаем природу таких явлений.

Как известно, вакуум – наилучший изолятор, т. е. пространство, из которого выкачан воздух.

Но можно получить электрический ток в вакууме, для чего необходимо внести в него носители зарядов.

Возьмем сосуд, из которого откачан воздух. В этот сосуд впаяны две металлические пластины – два электрода. Один из них A (анод) соединим с положительным источником тока, другой K (катода) – с отрицательным. Напряжение между катодом и анодом достаточно приложить 80 – 100 В.

Включим в цепь чувствительный миллиамперметр. Прибор не показывает никакого тока; это указывает на то, что электрический ток в вакууме не существует.

Видоизменим опыт. В качестве катода впаяем в сосуд проволочку – нить, с выведенными наружу концами. Эта нить по-прежнему останется катодом. С помощью другого источника тока накалим ее. Мы заметим, что, как только нить накаляется, прибор, включенный в цепь, показывает электрический ток в вакууме, и тем больший, чем сильнее накалена нить. Значит, нить при нагревании обеспечивает наличие в вакууме заряженных частиц, она является их источником.

Как заряжены эти частицы? Ответ на этот вопрос может дать опыт. Переменим полюсы у впаянных в сосуд электродов – нить сделаем анодом, а противоположный полюс – катодом. И хотя нить накалена и посылает заряженные частицы в вакуум, тока нет.

Из этого следует, что эти частицы заряжены отрицательно, потому что они отталкиваются от электрода А, когда он заряжен отрицательно.

Что представляют собой эти частицы?

Согласно электронной теории, свободные электроны в металле находятся в хаотическом движении. При накале нити это движение усиливается. При этом некоторые электроны, приобретая энергию, которой достаточно для совершения выхода, вылетают из нити, образуя около нее «электронное облачко». Когда между нитью и анодом образуется электрическое поле, то электроны летят к электроду А, если он присоединен к положительному полюсу батареи, и отталкиваются обратно к нити, если он присоединен к отрицательному полюсу, т. е. имеет заряд, одноименный с электронами.

Итак, электрический ток в вакууме — это направленный поток электронов.

Электрический ток в вакууме. 1.Проводники в вакууме. 2.Условие возникновение тока в вакууме.

Для возникновения тока необходимо дополнительное условие — создание электрического поля, под действием которого электроны будут двигаться направленно. Ток в вакууме представляет собой поток электронов. Электрический ток в вакууме Под вакуумом понимают такое состояние газа в сосуде, при котором длина свободного пробега заряженных частиц превышает размеры сосуда, где находится газ. Вакуум — идеальный изолятор, так как в нем нет свободных носителей заряда. Для того чтобы через пространство, в котором создан высокий вакуум, пошел ток, нужно искусственно ввести в это пространство источник свободных зарядов. Это можно сделать с помощью термоэлектронной эмиссии, помещая в вакуум металлическую проволоку, которую можно включать в электрическую цепь. При пропускании через нее электрического тока проволока нагревается и свободные электроны металла приобретают энергию, достаточную для совершения работы выхода, и, покидая металл, образуют вблизи него электронное облако. Проволока при этом заряжается положительно, и под влиянием электрического поля электроны из облака частично возвращаются на электрод. В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод в секунду, равно числу электронов, возвратившихся на электрод за это время. Чем выше температура металла, тем выше плотность электронного облака. Для возникновения тока необходимо дополнительное условие — создание электрического поля, под действием которого электроны будут двигаться направленно. Ток в вакууме представляет собой поток электронов. Различие между горячим и холодным электродами, впаянными в сосуд, приводит к односторонней проводимости электрического тока между ними. При подключении электродов к источнику тока между ними возникает электрическое поле. Если положительный полюс источника соединен с холодным электродом (анодом), а отрицательный — с нагретым (катодом), то напряженность электрического поля направлена к нагретому электроду. Под действием этого поля электроны частично покидают электронное облако и движутся к холодному электроду. Электрическая цепь замыкается, и в ней устанавливается электрический ток. При противоположном включении источника напряженность поля направлена от катода к аноду. Электрическое поле отталкивает электроны облака назад к катоду. Цепь оказывается разомкнутой, и ток в цепи отсутствует. Следовательно, диод обладает односторонней проводимостью.

<img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/247077049_f68e751af8688874cf9e3779ec9b4972_800.jpg» alt=»» data-lsrc=»//otvet.imgsmail.ru/download/247077049_f68e751af8688874cf9e3779ec9b4972_120x120.jpg» data-big=»1″>

Электрический ток в вакууме. Как себя ведет элекрический ток в вакууме?Есть ли он там?

Проводник, называемый катодом, раскаляют добела и подключают к отрицательному полюсу источника тока. Из катода вылетают электроны — называется эмиссия. И вот эти электроны летят по вакууму до анода. Это и есть ток в вакууме.

нет его там. Для возникновения тока нужна разность потенциалов и переносчики заряда. . В вакууме переносчиков НЕТ.. . …. мля, я прусь… какой, нахер, металл?

Электрический ток в вакууме — упорядоченное движение носителей заряда в вакууме. Под действием нагрева или облучения с поверхности находящегося в вакууме металла или оксида металла выбиваются электроны и становятся свободными носителями заряда

Вакуум для электронов хоть и помеха, но преодолимая. Поэтому ток там есть за счет электронной эмиссии. Переносчики заряда — электроны..

Любое направленное движение зарядов есть электрический ток. Ток может быть как электронный, так и ионный. Электронные лампы используют электроны для работы. При вакуумном напылении материалов (обычно металлов) используется ионный ток.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о