Електрически ток във вакуум

Условия съществуване на електрически ток във вакуум

Най-общо казано, вакуумът не може да премине електрически ток, освен ако не е носител срещу заплащане. Ако има електрони във вакуум, тяхното движение ще определя облика на тока, който се нарича ток във вакуум. Следователно, необходимо е, че електроните се появяват във вакуум.

Металът е с така наречената "електронна газ". Когато термодинамично равновесие в разпределението на електроните се определя energourovnyah Ферми - Дирак статистика и определена от израза:

където $ \ бета = \ Frac $, $ n_i $ - брой на електрони, които имат енергия $ E_i $, $ g_i $ - брой на квантови състояния, които съответстват на енергия $ E_i $, $ \ ц $ - Ферми енергия Т (в $ T \ до 0k \ \ ц \ до _pri \ Т = 0k $). Тъй като експресията на Ферми енергия се отчита като:

В повечето случаи, $ \ ц \ жж KT $, следователно, за експресията (1) може да се предположи $ \ ц = _. $

Да приемем, че $ E_0- \ $ електронна енергия близо до повърхността е метал. Използване на (1) може да се изчисли вероятността електрон има енергия от $ E_0 $, ако е заместен в (1), вместо $ E_i $. Намерено вероятността ще бъде различно от нула, и се увеличава с повишаване на температурата. Така, в близост до металната повърхност с електронен облак присъства, което е в динамично равновесие с електронен Газът вътре в метала. Електроните от електронен облак в рамките на метала имат кинетична енергия, което е достатъчно, за да се преодолеят силите, които ги държат вътре и да излиза извън рамките на материала. Електроните в метала е над повърхността при подходящи условия може да бъде уловена от силите, които пазят електрони вътре. Оказва се, че в динамични условия равновесни възникнат в металната повърхност противоположно насочени токове, техните сили са равни по големина. Сумата на тези сили е равна на нула ток.

Решете контрол по всички предмети. 10 години опит! Цена от 100 рубли. период от 1 ден!

катод емисии

електронен облак близо до повърхността на явлението образуване метал поради топлинна движение на свободните електрони се наричат ​​катод емисии. В абсолютна нула температурата не е феномен на катод емисии. Това означава, че в $ T = 0k $ електронен облак над металната повърхност не съществува.

Електроните имат кинетична енергия E_k $ \ $ близо до метални повърхности са с обща енергия ($ E_i $), равна на:

След формула (1) има формата:

където $ A_v = E_0- \ МУ $ - работа функция на електрони от метала. От израза (4) показва, че плътността на електронен облак близо до металната повърхност зависи от работната функция $ A_v $ и намалява с увеличение.

катод ток

Ако близо до металната повърхност е електрическото поле, електроните на електронен облак образуват електрически ток. Този ток се нарича катод.

И така, ако има два във вакуум метална плоча, има потенциална разлика между тях, като катод ток се появява между плочите.

Силата на тока трябва да се увеличи с увеличаване на потенциална разлика. Защото има катод силата на тока на тока на насищане. Този максимален ток при който всички електрони, които влизат от повърхността на катода в електронен облак, достигат до анода. По този начин нито един от обратната електрон ток през повърхността на катода не. Силата на тока на насищане чрез увеличаване на потенциалната разлика между анод и катод не се променя.

Решете контрол по всички предмети. 10 години опит! Цена от 100 рубли. период от 1 ден!

За метали, работата функция на няколко електронволта. Енергията КТ $ $, дори и при високи температури в хилядите градуса по Келвин само част от електрон - волта. Следователно, $ \ Frac = A_v \ р \ жж 1 \ \ до ехр \ наляво [\ р \ наляво (E_k + A_v \ дясно) \ полето] \ жж 1, $ следователно знаменателя с формула (4) устройство може пренебрегване и пиша тази формула като:

С цел намаляване на температурата и намаляване на работа функция оксид се използват катоди.

Характеристики на електронен облак

електронен облак близо до повърхността на метала с формула (5). В израз (5) на броя на квантови състояния в елемент обем фаза $ dxdydzdp_xdp_ydp_z $ може да се изписва като:

След това броят на електроните в елемент от обема на фаза е равна на:

където $ E_k = \ Фрак $. $ Р ^ 2 = ^ 2 ^ 2 + + ^ 2 $. Концентрацията на електронен облак ($ n_0 $) в близост до повърхността на метала може да се намери чрез последващо интегриране на израза (7) за $ dxdydz $ и след това на $ dp_xdp_ydp_z $, като резултат получаваме: