При малых напряжениях на аноде не все электроны, испускаемые катодом, достигают анода, и ток небольшой. При больших напряжениях ток достигает насыщения, т.е. максимального значения.
Вакуумный диод используется для выпрямления переменного тока.
Ток на входе диодного выпрямителя.
Ток на выходе выпрямителя.
Электронные пучки.
- это поток быстро летящих электронов в электронных лампах и газоразрядных устройствах.
Свойства электронных пучков:
- отклоняются в электрических полях;
- отклоняются в магнитных полях под действием силы Лоренца;
- при торможении пучка, попадающего на вещество возникает рентгеновское излучение;
- вызывает свечение (люминисценцию) некоторых твердых и жидких тел (люминофоров);
- нагревают вещество, попадая на него.
Электронно - лучевая трубка (ЭЛТ)
- используются явления термоэлектронной эмиссии и свойства электронных пучков.
ЭЛТ состоит из электронной пушки, горизонтальных и вертикальных отклоняющих
пластин-электродов и экрана.
В электронной пушке электроны, испускаемые подогревным катодом, проходят через управляющий электрод-сетку и ускоряются анодами. Электронная пушка фокусирует электронный пучок в точку и изменяет яркость свечения на экране. Отклоняющие горизонтальные и вертикальные пластины позволяют перемещать электронный пучок на экране в любую точку экрана. Экран трубки покрыт люминофором, который начинает светиться при бомбардировке его электронами.
Существуют два вида трубок:
1) с электростатическим управлением электронного пучка (отклонение эл. пучка только лишь эл.полем);
2) с электромагнитным управлением (добавляются магнитные отклоняющие катушки).
Основное применение ЭЛТ:
кинескопы в телеаппаратуре;
дисплеи ЭВМ;
электронные осциллографы в измерительной технике.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ
Жидкости по степени электропроводности делятся на:
диэлектрики (дистиллированная вода),
проводники (электролиты),
полупроводники (расплавленный селен).
Электролит
- это проводящая жидкость (растворы кислот, щелочей, солей и расплавленные соли).
Электролитическая диссоциация
(разъединение)
- при растворении в результате теплового движения происходят столкновения молекул растворителя и нейтральных молекул электролита.
М олекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы.
Например, растворение медного купороса в воде.
Ион
- атом или молекула, потерявшая или присоединившая к себе один или несколько электронов;
- существуют положительные (катионы) и отрицательные (анионы) ионы.
Рекомбинация ионов.
Наряду с диссоциацией в электролите одновременно может происходить процесс восстановления ионов в нейтральные молекулы.
Между процессами электролитической диссоциации и рекомбинации при неизменных условиях устанавливается динамическое равновесие.
Степень диссоциации
- доля молекул, распавшихся на ионы;
- возрастает с увеличением температуры;
- еще зависит от концентрации раствора и от электрических свойств растворителя.
Электропроводимость электролитов.
Ионная проводимость- упорядоченное движение ионов под действием внешнего эл.поля; существует в электролитах; прохождение эл.тока связано с переносом вещества.
Электронная проводимость - также в небольшой мере присутствует в электролитах, но в основном характеризует электропроводимость жидких металлов.
Ионы в электролите движутся хаотически до тех пор, пока в жидкость не опускаются электроды, между которыми существует разность потенциалов. Тогда на хаотическое движение ионов накладывается их упорядоченное движение к соответствующим электродам и в электролите возникает эл. ток.
Зависимость сопротивления электролита от температуры.
Температурная зависимость сопротивления электролита объясняется в основном
изменением удельного сопротивления.
,
где альфа - температурный коэффициент сопротивления.
Для электролитов всегда
Поэтому
Сопротивление электролита можно рассчитать по формуле:
Явление электролиза
- сопровождает прохождение эл.тока через жидкость;
- это выделение на электродах веществ, входящих в электролиты;
Положительно заряженные анионы под действием электрического поля стремятся к отрицательному катоду, а отрицательно заряженные катионы - к положительному аноду.
.На аноде отрицательные ионы отдают лишние электроны (окислительная реакция)
На катоде положительные ионы получают недостающие электроны (восстановительная реакция).
Закон электролиза.
1833г. - Фарадей
Закон электролиза определяет массу вещества, выделяемого на электроде при электролизе за время
прохождения эл.тока.
k - электрохимический эквивалент вещества,
численно равный массе вещества, выделившегося на электроде при прохождении через электролит
заряда в 1 Кл.
Зная массу выделившегося вещества, можно определить заряд электрона.
Применение электролиза:
получение чистых металлов (очистка от примесей);
гальваностегия, т.е. получение покрытий на металле (никелирование, хромирование и т.д.);
гальванопластика, т.е. получение отслаиваемых покрытий (рельефных копий).
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ
В обычных условиях газ - это диэлектрик, т.е. состоит из нейтральных атомов и молекул
и не содержит свободных носителей эл.тока.
Газ-проводник - это ионизированный газ.
Ионизированный газ обладает электронно-ионной проводимостью.
Ионизация газа.
- это распад нейтральных атомов или молекул на положительные ионы и электроны путем отрыва электронов от атомов. Ионизация происходит при нагревании газа или воздействия излучений (УФ, рентген, радиоактивное) и объясняется распадом атомов и молекул при столкновениях на высоких скоростях.
Газовый разряд
- это эл.ток в ионизированных газах.
Носителями зарядов являются положительные ионы и электроны. Газовый разряд наблюдается в газоразрядных трубках (лампах) при воздействии электрического или магнитного поля.
Рекомбинация заряженных частиц
- газ перестает быть проводником, если ионизация прекращается, это происходит в следствие рекомбинации (воссоединения противоположно заряженных частиц).
Существует самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд.
Несамостоятельный газовый разряд
- если действие ионизатора прекратить, то прекратится и разряд.
когда достиг насыщения - горизонтальный график
Здесь электропроводность газа вызвана лишь действием ионизатора.
Самостоятельный газовый разряд
в этом случае газовый разряд продолжается и после прекращения действия внешнего ионизатора за счет ионов и электронов, возникших в результате ударной ионизации (= ионизации эл. удара);
возникает при увеличении разности потенциалов между электродами (возникает электронная лавина).
Несамостоятельный газовый разряд может переходить в самостоятельный газовый разряд
при Ua = Uзажигания.
Электрический пробой газа
- процесс перехода несамостоятельного газового разряда в самостоятельный.
Самостоятельный газовый разряд бывает 4-х типов:
1. тлеющий - при низких давлениях(до нескольких мм рт.ст.) -наблюдается в газосветных трубках и газовых лазерах.
2. искровой - при нормальном давлении и высокой напряженности электрического поля
(молния - сила тока до сотен тысяч ампер).
3 .коронный - при нормальном давлении в неоднородном электрическом поле (на острие).
4. дуговой - большая плотность тока, малое напряжение между электродами (температура газа в канале дуги -5000-6000 градусов Цельсия); наблюдается в прожекторах, проекционной киноаппаратуре.
Эти разряды наблюдаются:
Плазма
- это четвертое агрегатное состояние вещества с высокой степенью ионизации за счет столкновения молекул на большой скорости при высокой температуре; встречается в природе: ионосфера - слабо ионизированная плазма, Солнце - полностью ионизированная плазма; искусственная плазма - в газоразрядных лампах.
Плазма бывает:
Основные свойства плазмы:
- высокая электропроводность
- сильное взаимодействие с внешними электрическими и магнитными полями.
99% вещества во Вселенной - плазма.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПО ТЕМЕ:
"Электрический ток в различных средах".
Электрический ток в металлах.
- Какой проводимостью обладают металлы? Чем это объясняется?
- Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры.
- Сверхпроводимость.
|
Электрический ток в вакууме.
- Что такое вакуум?
- Понятие термоэлектронной эмиссии.
- Устройство и принцип работы вакуумного диода.
- Вольтамперная характеристика вакуумного диода.
- Свойства электронных пучков..
- Схема и принцип работы электронно-лучевой трубки.
- Применение электронно-лучевых трубок.
|
Электрический ток в газах.
- Как можно сделать воздух проводником?
- Ионизациия газа.
- Рекомбинация газа.
- Что такое газовый разряд?
- Несамостоятельный разряд в газах.
- Самостоятельный разряд в газах.
- Вольтамперная характеристика газового разряда.
- Виды самостоятельных разрядов в газах.
- Плазма.
|
Электрический ток в полупроводниках.
- Какие вещества относятся к полупроводникам?
- Чистые полупроводники.
- Полупроводники с примесями.
- В каких приборах используется зависимость сопротивления полупроводника от температуры и освещенности?
- Как образуется р-n-переход? Применение р-n-перехода.
- Электрические свойства р-n-перехода.
|
Электрический ток в жидкостях.
- Какие вещества относятся к электролитам?
- Электролитическая диссоциация.
- Объяснение проводимости электролитов.
- Что такое электролиз? Как он происходит?
- Зависимость сопротивления электролитов от температуры.
- Объяснение формулы закона электролиза.
- Что такое электрохимический эквивалент вещества?
- Применение электролиза.
|
