Где берутся свободные носители зарядов в вакууме? вакуумный диод
Если в сосуде создан вакуум, то в нем все же есть немало молекул, некоторые из них могут быть и ионизированы. Но заряженных частичек в таком сосуде для выявления заметного тока мало.
Как же получить в вакууме достаточное количество свободных носителей заряда? Если нагреть проводник, пропуская по нему электрический ток или другим способом (рис.
7.6), то часть свободных электронов в металле будут иметь достаточную энергию, чтобы выйти из металла (выполнить работу выхода).
Явление излучения электронов накаленными телами называется термоэлектронной эмиссией.
Однако кинетическую энергию свободных электронов в веществе можно увеличить и с помощью света.
Излучение электронов веществом под действием света называется фотоэлектронной эмиссией, или внешним фотоэффектом.
Природу и закономерности внешнего фотоэффекта объяснил Альберт Эйнштейн, за что и получил Нобелевскую премию по физике 1921 г.
Рассмотрим подробнее явления, происходящие в сосуде (баллоне), где имеется проводник, который может быть накален с помощью электрического тока (рис. 7.6).
В баллоне создан вакуум.
Поскольку при нагревании проводника из него излучаются электроны, то может возникнуть мысль, что электроны с течением времени могут заполнить весь баллон. Тем не менее это не так.
Будем называть этот проводник в баллоне катодом. Электроны, которые оставили накаленный катод, образуют вокруг него облачко. Это вызвано тем, что катод, утратив часть свободных электронов, заряжается положительно.
Положительно заряженный катод и удерживает возле себя облачко электронов.
Катод (гр.— опускание, движение книзу): 1) Электрод прибора или устройства, который соединяют с отрицательным полюсом источника тока. 2) Отрицательный полюс источника тока (гальванического элемента и т. п.).
3) Источник электронов в электронно-вакуумных приборах.
Если теперь в баллон ввести еще один электрод (анод) и создать электрическое поле между анодом и катодом (рис. 7.7), то в баллоне возникнет электрический ток. В этом случае ток возможен, поскольку положительно заряженный анод притягивает отрицательно заряженные электроны.
Если же анод будет иметь отрицательный заряд, то электроны от него будут отталкиваться. Однако при небольших напряжениях наиболее быстрые электроны все же могут долететь до анода, и в цепи может наблюдаться небольшой ток.
При увеличении напряжения (если анод заряжен отрицательно) ток в цепи совсем прекратится.
Анод (гр.— путь вверх, восхождение): 1) Электрод электро- и радиотехнических приборов, электролитических ванн и других устройств, соединяющихся с положительным полюсом источника электрического тока. 2) Положительный полюс источника электрического тока.
Рассмотренный прибор называется вакуумным диодом, строение одного из которых показано на рис. 7.8. Практически диод проводит ток лишь в одном направлении — когда анод заряжен положительно. Поэтому его используют в основном для выпрямления переменных токов.
Однако в наше время вакуумные диоды в выпрямителях повсеместно вытеснены полупроводниковыми диодами — более надежными, экономичными, долговечными.
