Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Явление вылета электрона из металла при повышении температуры металла называется термоэлектронной эмиссией.
§ 101. Двухэлектродиаи электронная лампа. Ее применение для выпрямления тока
Для наблюдения термоэлектронной эмиссии может служить пустотная лампа, содержащая два электрода: один в виде проволоки из тугоплавкого металла (вольфрам, молибден и др.), накаляемый током (катод), и другой — холодный электрод (анод), собирающий электроны, вылетевшие из катода. Такие лампы получили широкое применение в современной радиотехнике для выпрямления переменных токов (они называются вакуумными диодами).
Составим электрическую цепь, содержащую диод, источники напряжения я. миллиамперметр (рис. 95). При холодном катоде К ток в цепи He возникает, так как в пространстве между катодом и анодом А отсутствуют электрические заряды.
Если же нагреть катод при помощи дополнительного источника тока Bh до высокой температуры, то миллиамперметр тА покажет некоторый ток. Ток в цепи появляется только тогда, когда положительный полюс анодной батареи Ba соединен с анодом, а отри-
цательиый — с катодом. Сила термоэлектронного тока зависит от разности потенциалов между катодом и анодом.
Пусть вначале разность потенциалов между К «А равна нулю. В этом случае анодный ток будет равен нулю. Электроны, вылетающие кз накаленного хатода, образуют возле него как бы электрон-
ное облако. Оно удерживается электронов заряжается положительно. Часть электронов из облака попадает снова на иоложительно заряженную нить. Между двумя процессами — вылетанием электронов из нити и возвращенцам HX — устанавливается подвижное равновесие. При этом среднее 5НСЛ0 электронов в облаке остается
нити, которая из-за потери
Рис. 95.
Если же теперь создать между катодом и анодом электрическое поле, то электроны из облака' начнут двигаться к аноду и в анодной цепи появится электрический ток. С увеличением- разности потенциалов между анодом и катодом увеличивается и число электронов, движущихся к аноду, н поэтому анодный ток будет возрастать.
При некоторой разности потенциалов все электроны, вылетающие из нити при данной ее температуре, будут достигать анода.
Дальнейшее увеличение напряжения уже не приведет к увеличению тока, так как из нити (при данной температуре) может вылетать определенное число электронов. Зависимость анодного тока от напряжения показана на рис. 96. Максимальный ток (при данной температуре нити) называют током насыщения Ifs.
Так как раскаленный катод элек-^ тронной лампы испускает только электроны, ток во внешней цепи будет существовать лишь тогда, когда ее катод соединен с отрицательным полюсом источника анодного напряжения. При перемене полярности приложенного напряжения все электроны возвращаются иа катод и ток через лампу не проходит. Следовательно, электронная лампа обладает односторонней проводимостью и может быть использована для выпрямления переменного тЬка.
Рис. 96.
Еслн включить диод в цепь переменного тока, то в цепи будет проходить ток только в те полупериоды, когда анод имеет положительный потенциал по отношению к катоду. Поэтому ток в цепи будет уже не переменным, а пульсирующим.
Для использования обоих полупериодов переменного тока применяются схемы двухполупериодиого выпрямления, в которых имеются два диода, включенные в цепь, как доказано на рис. 97. Когда верхний вывод А вторичной обмотки трансформатора имеет положительный потенциал, а нижний вывод В— отрицательный, работает верхняя лампа. В следующий полупериод работает нижняя лампа. Поэтому через проводник ,с сопротивлением Я (т. е. во внешней цепи) проходит ток в одном и том же направлении в течение любого полупериода. График пульсирующего тока при двухпо-лупериодном выпрямлении показан на рис. 93, в.
Двухэлектродиую лампу, служащую для рыпрямлеиия переменного тока, ттваюткенотроном («кенос»— по-гречески «пустой»).
Выпрямленный пульсирующий ток при помощи специальных фильтров (таким филЬтром является, например, конденсатор, включенной параллельно нагрузку) может быть сделай постоянным не только по направленню, но и по величине.
§ 102. Трехэлектродиые электронные лампы
Электронным током в лампе можно управлять. Для этого внутрь лампы вводят один или несколькЪ дополнительных металлических электродов Часто нх изготовляют в виде проволочных спиралей и помещают между катодом и анодом. Эти дополнительные электроды называют сетками.
Рассмотрим трехэлектродную лампу, или триод. Она имеет катод, анод * сетку. Электронный ток в триоде зависит не только от потенциала анода, но н от потенциала сетки относительно катода. Если потенциал сетки равен нулю, то количество электронов, достигающих анода, будет такое же, как и при отсутствии сетки. При положительном потенциале сетки ток в анодной цепи будет больше, чем при нулевом ее потенциале. При отрицательном потенциале сетки анодный ток меньше, так как часть термоэлектронов сеткой будет возвращена на катод. С увеличением отрицательного потенциала сетки анодный ток будет уменьшаться и при некотором потенциале
