5.Электрический ток в вакууме. Способы электронной эмиссии.

Вакуум – это такая степень разрежения газа, при которой соударений молекул практически нет (до 10-13 мм рт.ст.).

Электрический ток в вакууме невозможен, т.к в нем нет свободных носителей заряда.

Для получения электрического тока в вакууме необходимо наличие свободных носителей заряда.

Эти носители могут появиться при испускании электронов телами, обычно металлами.

На границе металла с вакуумом возникает двойной слой электрических зарядов (слой электронов –слой положительных ионов), поле которого подобно полю плоского конденсатора.

Чтобы покинуть металл электрон должен совершить работу. Работа выхода зависит только от рода металла и его чистоты. Работу выхода, например, для цезия равна 1,81 эВ, для платины - 6,27 эВ.

Выход свободных электронов из металла называется эмиссией электронов.

Способы электронной эмиссии

Для повышения интенсивности эмиссии следует увеличить кинетическую

энергию свободных электронов до значений, равных или больших значения

работы выхода. Этого можно достигнуть различными способами:

1. Созданием электрического поля очень большой напряженности (~ 106

В/см), способного вырвать электроны из металла (холодная эмиссия);

2. Бомбардировкой металла электронами, предварительно разогнанными

электрическим полем до очень большой скорости (вторичная электронная

эмиссия).

3. Освещением поверхности металла электромагнитным излучением

(фотоэмиссия).

4. Нагревание металла (термоэлектронная эмиссия).

Вакуумные электронные приборы

На явлении электронной эмиссии основана работа многих вакуумных

электронных приборов.

Классы вакуумных электронных приборов:

1.Электронные лампы (триоды, тетроды, пентоды и т. д.)

2.Вакуумные приборы СВЧ (магнетроны, клистроны, ЛБВ, ЛОВ)

3.Электронно-лучевые приборы (электроннолучевые трубки, кинескопы)

4.Фотоэлектронные приборы (ФЭУ, вакуумные фотоэлементы)

5.Вакуумные индикаторы (электронносветовые индикаторы, цифровые

индикаторные лампы)

6.Рентгеновские трубки

7.Ускорители заряженных частиц

6.Действие магнитного и электрического поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

Магнитное поле

Магнитное поле создается:

1.Электрическим током в проводниках.

2.Движущимися электрически заряженными частицами и телами.

3.Намагниченными телами.

Магнитное поле – силовое поле, возникающее в пространстве окружающем

токи и постоянные магниты.

Магнитное поле действует только на движущиеся заряды (электрическое поле действует на неподвижные и движущие заряды).

Магнитная индукция — это влияние магнита на объект без механического

контакта (основная характеристика магнитного поля).

В любом теле существуют два вида токов:

•макроскопические (свободные электроны в металлах и др.);

•микроскопические (молекулярные токи).

Магнитное поле макротоков описывается вектором напряженности магнитного поля Н.

Свойство микроскопических токов: способны поворачиваться в магнитных

полях макроскопических токов, создавая дополнительное магнитное поле.

Вектор магнитной индукции

Вектор магнитной индукции характеризует результирующее магнитное поле

создаваемое всеми макро- и микротоками. Поэтому в разных средах при одном и том же токе вектор магнитной индукции

будет иметь разные значения.

Вектор магнитной индукции В является аналогом вектора напряженности электрического поля Е.

Закон Ампера

Сила действующая на проводник с током равна: Действие магнитного поля на движущийся заряд

Сила Лоренца – сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.

Направление силы Лоренца определяется с помощью правила левой руки. Радиус кривизны траектории, по которой будет двигаться заряженная частица в магнитном поле: Силой Лоренца часто называют сумму электрических и магнитных сил,

действующих на заряженную частицу

Электромагнитная индукция

При пропускании электрического тока через проводник вокруг него возникает магнитное поле.

Обратный эффект (электромагнитная индукция):

В замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром, возникает электрический (индукционный) ток. Сила тока зависит от скорости введения магнита в катушку и от скорости удаления его из катушки.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре равна и

противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока,

пронизывающего контур.