37 Электропроводность газов. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Типы газовых разрядов и их особенности.

Протекание электрического тока в газе называют газовым разрядом. Различают несамостоятельный и самостоятельный газовые разряды. Для поддержания несамостоятельного газового разряда требуется внешний ионизатор. Внешними ионизаторами могут служить ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, пучки быстрых заряженных частиц, ионизирующие излучения радиоактивных веществ (α- ,β-, γ- лучи); нагрев газа до высокой температуры (термическая ионизация). Самостоятельный газовый разряд поддерживается за счет внутренних процессов ионизации, которые протекают в газе при приложении электрического поля.

В таблице 1 перечислены основные типы самостоятельного газового разряда и процессы, обусловливающие их.

38 Электрический ток в вакууме. Явление термоэлектронной эмиссии. Зависимость плотности тока насыщения от температуры. Работа выхода электрона и уровень Ферми

Под вакуумом обычно понимают такое состояние разреженной среды (газа), когда можно пренебречь столкновениями между молекулами; в этом случае длина свободного пробега молекул газа сравнима с размерами сосуда.

Для получения электрического тока в вакууме необходимо создать в эвакуированном объеме направленный поток заряженных частиц. Для этого катод вакуумного устройства подвергают одному из видов воздействия, перечисленных в таблице 3, вследствие чего возникает эмиссия (испускание) свободных электронов. При приложении электрического поля между катодом и анодом электроны устремляются к положительно заряженному аноду – возникает электрический ток.

Термоэлектронная эмиссия - это испускание электронов нагретыми телами (обычно металлами) в вакуум или другую среду.

Для того, чтобы покинуть поверхность твердого или жидкого тела электрону необходимо преодолеть потенциальный барьер, то есть совершить работу. Минимальная энергия, которую надо затратить, чтобы удалить электрон из твердого или жидкого вещества в вакуум (в состояние с равной нулю кинетической энергией), называется работой выхода электрона.

При ненулевой температуре ферми-газ не будет являться вырожденным, и населённость уровней будет плавно уменьшаться от нижних уровней к верхним. В качестве уровня Ферми можно выбрать уровень, заполненный ровно наполовину

Энергия Ферми свободного ферми-газа связана с химическим потенциалом уравнением

где — энергия Ферми, К — постоянная Больцмана, и T — температура.

39 Закон трех–вторых. Распределение электрического потенциала между электродами.

Для магнитной индукции поля, создаваемого элементом тока , Лаплас получил формулу, названную впоследствии законом Био-Савара-Лапласа:

где коэффициент k имеет то же значение, что и в законе Ампера (в СИ: ).

40 Стационарное магнитное поле. Сила Лоренца и сила Ампера.

Постоянное (или стационарное) магнитное поле - это магнитное поле, неизменяющееся во времени .

Модуль силы Ампера можно найти по формуле:

где — угол между векторами магнитной индукции и тока.

Сила максимальна когда элемент проводника с током расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции ( ):

Сила, действующая со стороны магнитного поля на одну заряженную частицу, движущуюся со скоростью под углом к вектору индукции, равна

Эту силу называют силой Лоренца.

Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен:

F = | I |B Δl sin α

41.

Полупроводниковые диоды подразделяются по многим признакам. Прежде всего следует различать точечные, плоскостные и поликристаллические диоды. У точечных диодов линейные размеры, определяющие площадь p-n перехода, такого же порядка как толщина перехода, или меньше ее. У плоскостных диодов эти размеры значительно больше толщины перехода.

Точечные диоды имеют малую емкость p-n перехода и поэтому применяются на любых частотах вплоть до СВЧ

Принцип устройства точечного диода показан на рисунке 3(а).

Микросплавные диоды, которые имеют несколько больший по плоскости p-n переход, чем точечные диоды(3б).

Транзистор, или полупроводниковый триод, являясь управляемым элементом, нашел широкое применение в схемах усиления, а также в импульсных схемах.

Биполярный транзистор представляет собой трехслойную полупроводниковую структуру с чередующимися типом электропроводности слоев и содержит два p-n перехода. В зависимости от чередования слоев существуют транзисторы типов p-n-p и n-p-n

42

Закон взаимодействия элементов тока играет в магнетизме такую же роль, как и закон Кулона в электростатике. Формулу для силы взаимодействия элементов тока, находящихся в вакууме, можно записать следующим образом: где – сила, с которой элемент тока действует на элемент тока ; – радиус-вектор проведённый от первого элемента тока ко второму; µ₀ =4π*10^-7 Н/А².

44

Закон полного тока для магнитного поля в вакууме можно сформулировать в следующем виде: где – вектор индукции магнитного поля; – произвольный замкнутый контур; – элемент контура; – суммарный электрический ток, охватываемый контуром.

Закон полного тока также называют теоремой о циркуляции вектора индукции магнитного поля В в вакууме. Данная теорема утверждает, что циркуляция вектора индукции магнитного поля В по произвольному замкнутому контуру (L) не зависит от формы контура и пропорциональна суммарному току I , который охватывается контуром. Для объёмных токов закон полного тока имеет вид: .

Используя формулу для объёмных токов и теорему Стокса, можно получить закон полного тока в дифференциальной форме: .