Curentul electric în vid
Condițiile existența curentului electric în vid
In general vorbind, vidul nu poate trece curent electric dacă nu are un purtător de sarcină. Dacă există electroni într-un vid, mișcarea lor va determina apariția curentului, care este numit curentul în vid. Prin urmare, este necesar ca electronii să apară în vid.
Metalul are o așa-numită „electronice de gaz“. Când echilibrul termodinamic în distribuția electronilor este energourovnyah determinată Fermi - statistici Dirac și definită prin expresia:
în cazul în care $ \ beta = \ Frac $, $ n_i $ - numărul de electroni, care au o energie $ E_i $, $ g_i $ - numărul de stări cuantice, care corespund energiei $ E_i $, $ \ mu $ - energie Fermi la T (de la $ T \ la 0K \ \ mu \ la _pri \ T = 0K $). Deoarece expresia pentru energia Fermi este înregistrată ca:
In cele mai multe cazuri, $ \ mu \ gg kT $, prin urmare, pentru expresia (1) își poate asuma $ \ mu = _. $
Să presupunem că $ E_0- \ energie $ electroni în apropierea suprafeței este de metal. Utilizarea (1) putem calcula probabilitatea ca un electron are o energie de $ E_0 $, dacă este substituit în (1), în loc de $ E_i $. Găsit probabilitatea va fi diferit de zero, și crește odată cu creșterea temperaturii. Deci, lângă suprafața metalică a norului de electroni este prezent, care este în echilibru dinamic cu gazul de electroni în interiorul metalului. Electronii din norul de electroni în interiorul metalului au o energie cinetică, care este suficient pentru a depăși forțele care le țin în interior și să treacă dincolo de materialul. Electronii din metalul este deasupra suprafeței sale în condiții adecvate pot fi capturate de către forțele care mențin electronii din interior. Se pare că, în condiții de echilibru dinamic apar pe întreaga suprafață metalică curenților orientate opus, forțele lor sunt egale în mărime. Suma acestor forțe este egală cu zero, curent.
Rezolvarea controlului în toate subiectele. 10 ani de experiență! Preț de la 100 de ruble. Perioada de la 1 zi!
emisie termionică
nor de electroni în apropierea suprafeței fenomenului formării metalului datorită mișcării termice a electronilor liberi sunt numite emisie termionică. La absolut temperatura zero, nu există nici un fenomen de emisie termionică. Acest lucru înseamnă că la $ T = 0K $ electron nor deasupra suprafeței metalului nu există.
Electronii având o energie cinetică E_k $ \ $ în apropierea suprafețelor metalice au o energie totală ($ E_i $) egal cu:
Apoi, formula (1) are forma:
în cazul în care $ A_v = E_0- \ mu $ - funcția de lucru de electroni din metal. Din expresia (4) arată că densitatea norului de electroni în apropierea suprafeței metalului depinde de funcția de lucru $ A_v $ și scade odată cu creșterea.
curent termionică
Dacă în apropierea suprafeței de metal este câmpul electric, electronii din norul de electroni formează un curent electric. Acest curent se numește termionică.
Și astfel, în cazul în care există două în placa de metal sub vid, există un potențial diferență între acestea, curentul thermionic apare între plăci.
Amperaj ar trebui să crească odată cu creșterea diferenței de potențial. Căci există o intensitate a curentului termionic a curentului de saturație. Acest curent maxim la care toți electronii care intră de la suprafața catodului în nor de electroni, ajunge la anod. Astfel, nici curentului de electroni invers prin suprafața în catod nr. saturație Amperaj prin creșterea diferenței de potențial dintre anod și catod nu este schimbat.
Rezolvarea controlului în toate subiectele. 10 ani de experiență! Preț de la 100 de ruble. Perioada de la 1 zi!
Pentru metale, funcția de lucru de mai multe electron-volți. Energia kT $ $, chiar și la temperaturi ridicate în mii de grade Kelvin doar o fracțiune de un electron - volți. Prin urmare, $ \ frac = A_v \ beta \ gg 1, \ \ la exp \ stânga [\ beta \ left (E_k + A_v \ dreapta) \ right] \ gg 1, $ deci numitorul cu formula (4) Unitatea poate neglija și scrie această formulă ca:
Pentru a reduce temperatura de funcționare și pentru a reduce oxidul de funcția de lucru sunt utilizate catozilor.
Caracteristicile nor de electroni
nor de electroni lângă suprafața metalului prin formula (5). În expresie (5) numărul stărilor cuantice în elementul de volum al fazei $ dxdydzdp_xdp_ydp_z $ poate fi scris ca:
Apoi, numărul de electroni într-un element de volum de fază este egal cu:
în cazul în care $ E_k = \ frac $. $ P ^ 2 = ^ 2 + ^ 2 + ^ 2 $. Concentrația de nor de electroni ($ n_0 $) aproape de suprafața metalului poate fi găsit prin integrarea succesivă a expresiei (7) pentru $ DXDYDZ $ și apoi la $ dp_xdp_ydp_z $, ca rezultat obținem: