Rryma, rryma elektrike në vakum. Tema e Çështjes Elektronike. Rryma elektrike në vakum

Çdo rrymë shfaqet vetëm në prani të një burimi me grimca të ngarkuara të lira. Kjo për faktin se në një vakum nuk ka substanca, përfshirë ngarkesat elektrike. Prandaj, vakuumi konsiderohet më i miri. Në mënyrë që rryma elektrike të kalojë nëpër të, është e nevojshme të sigurohet prania e një numri të mjaftueshëm tarifash falas. Në këtë artikull do të shohim se çfarë rryme elektrike është në vakum.

Si mund të shfaqet rryma elektrike në vakum?

Për të krijuar një rrymë të plotë elektrike në një vakum, është e nevojshme të përdoret një fenomen i tillë fizik si emetimi termionik. Ai bazohet në vetinë e një substance të caktuar për të emetuar elektrone të lira kur nxehet. Elektrone të tilla që largohen nga një trup i nxehtë quhen elektrone termionike dhe i gjithë trupi quhet emiter.

Emetimi termionik qëndron në themel të funksionimit të pajisjeve vakum, të njohura më mirë si tuba vakum. Dizajni më i thjeshtë përmban dy elektroda. Një prej tyre është katoda, e cila është një spirale, materiali i së cilës është molibden ose tungsten. Është ai që nxehet nga rryma elektrike. Elektroda e dytë quhet anodë. Është në gjendje të ftohtë, duke kryer detyrën e mbledhjes së elektroneve termionike. Si rregull, anoda bëhet në formën e një cilindri, dhe një katodë e nxehtë vendoset brenda saj.

Zbatimi i rrymës në vakum

Në shekullin e kaluar, tubat vakum luajtën një rol kryesor në elektronikë. Dhe, megjithëse ato janë zëvendësuar prej kohësh me pajisje gjysmëpërçuese, parimi i funksionimit të këtyre pajisjeve përdoret në tubat e rrezeve katodike. Ky parim përdoret në punimet e saldimit dhe shkrirjes në vakum dhe zona të tjera.

Kështu, një nga varietetet e rrymës është një rrjedhë elektroni që rrjedh në një vakum. Kur katoda nxehet, një fushë elektrike shfaqet midis saj dhe anodës. Është kjo që u jep elektroneve një drejtim dhe shpejtësi të caktuar. Një tub elektronik me dy elektroda (diodë), i cili përdoret gjerësisht në inxhinieri radio dhe elektronikë, funksionon në këtë parim.

Pajisja moderne është një cilindër prej qelqi ose metali, nga i cili ajri është derdhur më parë. Dy elektroda, një katodë dhe një anodë, janë ngjitur brenda këtij cilindri. Për të përmirësuar karakteristikat teknike, janë instaluar rrjete shtesë, me ndihmën e të cilave rritet rrjedha e elektroneve.

Rryma elektrike mund të gjenerohet jo vetëm në metale, por edhe në vakum, për shembull në tubat e radios, në tubat e rrezeve katodike. Le të zbulojmë natyrën e rrymës në vakum.

Metalet përmbajnë një numër të madh elektronesh të lira, që lëvizin rastësisht. Kur një elektron i afrohet sipërfaqes së një metali, forcat tërheqëse që veprojnë mbi të nga ana e joneve pozitive dhe të drejtuara nga brenda e pengojnë elektronin të largohet nga metali. Puna që duhet bërë për të hequr një elektron nga një metal në vakum quhet funksioni i punës.Është i ndryshëm për metale të ndryshme. Pra, për tungsten është i barabartë 7,2*10 -19 j. Nëse energjia e një elektroni është më e vogël se funksioni i punës, ai nuk mund të largohet nga metali. Ka shumë elektrone, edhe në temperaturën e dhomës, energjia e të cilëve nuk është shumë më e madhe se funksioni i punës. Pasi e kanë lënë metalin, ata largohen prej tij në një distancë të shkurtër dhe, nën ndikimin e forcave tërheqëse të joneve, kthehen në metal, si rezultat i së cilës një shtresë e hollë elektronesh dalëse dhe kthyese, të cilat janë në ekuilibër dinamik. , është formuar pranë sipërfaqes. Për shkak të humbjes së elektroneve, sipërfaqja e metalit ngarkohet pozitivisht.

Që një elektron të largohet nga metali, ai duhet të bëjë punë kundër forcave refuzuese të fushës elektrike të shtresës elektronike dhe kundër forcave të fushës elektrike të sipërfaqes së metalit të ngarkuar pozitivisht (Fig. 85.a). Në temperaturën e dhomës nuk ka pothuajse asnjë elektrone që mund të shpëtojë përtej shtresës së dyfishtë të ngarkuar.

Në mënyrë që elektronet të largohen përtej shtresës së dyfishtë, ato duhet të kenë një energji shumë më të madhe se funksioni i punës. Për ta bërë këtë, energjia u jepet elektroneve nga jashtë, për shembull me ngrohje. Emetimi i elektroneve nga një trup i nxehtë quhet emetim termionik.Është një nga provat e pranisë së elektroneve të lira në metal.

Fenomeni i emetimit termionik mund të vërehet në një eksperiment të tillë. Pasi të kemi ngarkuar elektrometrin pozitivisht (nga një shufër qelqi e elektrizuar), ne e lidhim atë me një përcjellës në elektrodën A të llambës vakum demonstruese (Fig. 85, b). Elektrometri nuk shkarkohet. Pasi kemi mbyllur qarkun, ngrohim fillin K. Shohim që gjilpëra e elektrometrit bie - elektrometri shkarkohet. Elektronet e emetuara nga filamenti i nxehtë tërhiqen nga elektroda A e ngarkuar pozitivisht dhe neutralizojnë ngarkesën e saj. Rrjedha e elektroneve termionike nga filamenti në elektrodën A nën ndikimin e një fushe elektrike formoi një rrymë elektrike në vakum.

Nëse elektrometri ngarkohet negativisht, atëherë ai nuk do të shkarkohet në një eksperiment të tillë. Elektronet që ikin nga filamenti nuk tërhiqen më nga elektroda A, por, përkundrazi, zmbrapsen prej saj dhe kthehen përsëri në filament.

Le të montojmë një qark elektrik (Fig. 86). Kur filli K nuk nxehet, qarku midis tij dhe elektrodës A është i hapur - gjilpëra e galvanometrit është në zero. Nuk ka rrymë në qarkun e tij. Duke mbyllur çelësin, ngrohim filamentin. Një rrymë rrodhi nëpër qarkun e galvanometrit, pasi elektronet termionike mbyllën qarkun midis filamentit dhe elektrodës A, duke formuar kështu një rrymë elektrike në vakum. Rryma elektrike në vakum është një rrjedhë e drejtuar e elektroneve nën ndikimin e një fushe elektrike. Shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të elektroneve që formojnë rrymë në vakum është miliarda herë më e madhe se shpejtësia e lëvizjes së drejtuar të elektroneve që formojnë rrymë në metale. Kështu, shpejtësia e rrjedhës së elektroneve në anodin e llambave të marrësit të radios arrin disa mijëra kilometra në sekondë.