Conduit à l’apparition de porteurs de courant dans le vide. Courant électrique dans le vide. Émission électronique

21.09.2019

Concept de vide

Le tube électronique était un tube de verre scellé aux deux extrémités, avec une cathode d'un côté et une anode de l'autre. Le gaz était libéré du tube dans un état dans lequel les molécules de gaz pouvaient voler d'une paroi à l'autre sans entrer en collision. Cet état du gaz est appelé vide. Autrement dit, le vide est un gaz très raréfié.

Dans de telles conditions, la conductivité à l’intérieur de la lampe ne peut être assurée qu’en introduisant des particules chargées dans la source. Pour que des particules chargées apparaissent à l’intérieur de la lampe, ils ont utilisé une propriété des corps telle que l’émission thermoionique.

L'émission thermoionique est le phénomène d'émission d'électrons par un corps sous l'influence de haute température. Pour de nombreuses substances, l'émission thermoionique commence à des températures auxquelles l'évaporation de la substance elle-même ne peut pas encore commencer. Dans les lampes, les cathodes étaient fabriquées à partir de ces substances.

Courant électrique dans le vide

La cathode était ensuite chauffée, ce qui la faisait émettre continuellement des électrons. Ces électrons formaient un nuage d’électrons autour de la cathode. Lors de la connexion d'une source d'alimentation aux électrodes, un champ électrique.

De plus, si le pôle positif de la source est connecté à l'anode et le pôle négatif à la cathode, alors le vecteur tension champ électrique sera dirigé vers la cathode. Sous l’influence de cette force, certains électrons s’échappent du nuage électronique et commencent à se déplacer vers l’anode. Ainsi, ils créent un courant électrique à l’intérieur de la lampe.

Si vous connectez la lampe différemment, en connectant le pôle positif à la cathode et le pôle négatif à l'anode, l'intensité du champ électrique sera alors dirigée de la cathode vers l'anode. Ce champ électrique repoussera les électrons vers la cathode et il n’y aura pas de conduction. Le circuit restera ouvert. Cette propriété est appelée conductivité unilatérale.

Diode à vide

Dans le passé, la conduction unilatérale était largement utilisée dans les appareils électroniques à deux électrodes. De tels appareils étaient appelés diodes à vide. À une certaine époque, ils remplissaient le rôle que jouent aujourd’hui les diodes semi-conductrices.

Le plus souvent utilisé pour redresser le courant électrique. DANS ce moment Les diodes à vide ne sont pratiquement jamais utilisées nulle part. Au lieu de cela, toute l’humanité progressiste utilise des diodes semi-conductrices.

Le vide est un état de gaz raréfié dans lequel le libre parcours moyen des moléculesλ est supérieur à la taille du récipient d dans lequel se trouve le gaz.

De la définition du vide, il s'ensuit qu'il n'y a pratiquement aucune interaction entre les molécules, donc l'ionisation des molécules ne peut pas se produire, donc les porteurs de charge libres ne peuvent pas être obtenus dans le vide, donc le courant électrique y est impossible ;
Pour créer un courant électrique dans le vide, vous devez y placer une source de particules chargées libres. Des électrodes métalliques connectées à une source de courant sont placées sous vide. L'un d'eux est chauffé (on l'appelle la cathode), ce qui entraîne le processus d'ionisation, c'est-à-dire Des électrons sont émis par la substance et des ions positifs et négatifs se forment. L'action d'une telle source de particules chargées peut s'appuyer sur le phénomène d'émission thermoionique.

L'émission thermoionique est le processus d'émission d'électrons à partir d'une cathode chauffée. Le phénomène d’émission thermoionique amène une électrode métallique chauffée à émettre en continu des électrons. Les électrons forment un nuage électronique autour de l’électrode. L'électrode devient chargée positivement et sous l'influence du champ électrique du nuage chargé, les électrons du nuage sont partiellement renvoyés vers l'électrode. A l'état d'équilibre, le nombre d'électrons sortant de l'électrode par seconde est égal au nombre d'électrons revenant à l'électrode pendant ce temps. Plus la température du métal est élevée, plus la densité du nuage électronique est élevée. Le travail qu’un électron doit effectuer pour quitter le métal est appelé fonction de travail A out.

[A sortie] = 1 eV

1 eV est l'énergie qu'un électron acquiert lorsqu'il se déplace dans un champ électrique entre des points avec une différence de potentiel de 1 V.

1 eV = 1,6*10 -19 J

La différence entre les températures des électrodes chaudes et froides enfermées dans un récipient dont l'air a été évacué conduit à une conduction unidirectionnelle du courant électrique entre elles.

Lorsque les électrodes sont connectées à une source de courant, un champ électrique apparaît entre elles. Si le pôle positif de la source de courant est connecté à une électrode froide (anode) et le pôle négatif à une électrode chauffée (cathode), alors le vecteur d'intensité du champ électrique est dirigé vers l'électrode chauffée. Sous l’influence de ce champ, les électrons quittent partiellement le nuage électronique et se dirigent vers l’électrode froide. Le circuit électrique est fermé et un courant électrique s'y établit. Lorsque la source est allumée en polarité opposée, l’intensité du champ est dirigée de l’électrode chauffée vers l’électrode froide. Le champ électrique repousse les électrons du nuage vers l’électrode chauffée. Le circuit semble ouvert.

Un dispositif qui a une conductivité unidirectionnelle du courant électrique est appelé diode à vide. Il se compose d'un tube électronique (récipient) à partir duquel l'air a été pompé et dans lequel se trouvent des électrodes connectées à une source de courant. Caractéristique courant-tension d'une diode à vide. Signez les sections des caractéristiques courant-tension du mode de débit de la diode et fermez-les ?? À de faibles tensions anodiques, tous les électrons émis par la cathode n’atteignent pas l’anode et le courant électrique est faible. Aux hautes tensions, le courant atteint la saturation, c'est-à-dire valeur maximum. Une diode à vide est utilisée pour redresser le courant électrique alternatif. Actuellement, les diodes à vide ne sont pratiquement pas utilisées.

Si un trou est pratiqué dans l'anode d'un tube électronique, une partie des électrons accélérés par le champ électrique volera dans ce trou, formant un faisceau d'électrons derrière l'anode. Un faisceau d'électrons est flux d'électrons volant rapidement dans des tubes à vide et des dispositifs à décharge gazeuse.

Propriétés des faisceaux d'électrons :
- dévier dans les champs électriques ;
- dévier dans les champs magnétiques sous l'influence de la force de Lorentz ;
- lorsqu'un faisceau frappant une substance est décéléré, un rayonnement X apparaît ;
- provoque la lueur (luminescence) de certains solides et corps liquides;
- chauffer la substance par contact.

Tube à rayons cathodiques (CRT).
Les CRT utilisent les phénomènes d'émission thermoionique et les propriétés des faisceaux d'électrons.

Dans un canon à électrons, les électrons émis par une cathode chauffée traversent une électrode à grille de contrôle et sont accélérés par les anodes. Un canon à électrons concentre un faisceau d'électrons en un point et modifie la luminosité de la lumière sur l'écran. Déviation horizontale et plaques verticales vous permettent de déplacer le faisceau d'électrons sur l'écran vers n'importe quel point de l'écran. L'écran du tube est recouvert d'un phosphore qui commence à briller lorsqu'il est bombardé d'électrons.

Il existe deux types de tubes :
1) avec contrôle électrostatique du faisceau d'électrons (déviation du faisceau d'électrons uniquement par un champ électrique) ;
2) avec contrôle électromagnétique (des bobines de déflexion magnétique sont ajoutées).
Dans les tubes cathodiques, des faisceaux d'électrons étroits sont formés, contrôlés par des signaux électriques et champs magnétiques. Ces faisceaux sont utilisés dans : les tubes cathodiques de télévision, les écrans d'ordinateur, les oscilloscopes électroniques dans les équipements de mesure.

Sous vide comprendre l'état d'un gaz dans un récipient dans lequel le libre parcours des particules chargées dépasse les dimensions du récipient où se trouve le gaz.

Le vide est un isolant idéal car il ne contient aucun porteur de charge gratuit. Pour que le courant circule dans l'espace dans lequel un vide poussé est créé, il est nécessaire d'introduire artificiellement une source de charges libres dans cet espace. Cela peut être réalisé par émission thermoionique en plaçant un fil métallique sous vide, qui peut être inclus dans circuit électrique. Lorsqu'un courant électrique le traverse, le fil chauffe et les électrons libres du métal acquièrent une énergie suffisante pour effectuer la fonction de travail et, en quittant le métal, forment un nuage d'électrons à proximité de celui-ci. Dans ce cas, le fil devient chargé positivement et sous l'influence du champ électrique, les électrons du nuage sont partiellement renvoyés vers l'électrode. A l'état d'équilibre, le nombre d'électrons sortant de l'électrode par seconde est égal au nombre d'électrons revenant à l'électrode pendant ce temps. Plus la température du métal est élevée, plus la densité du nuage électronique est élevée.

Pour qu'un courant se produise, une condition supplémentaire est nécessaire : la création d'un champ électrique, sous l'influence duquel les électrons se déplaceront dans une direction.

Le courant dans le vide est un flux électrons. La différence entre les électrodes chaudes et froides scellées dans le récipient conduit à une conduction unidirectionnelle du courant électrique entre elles. Lorsque les électrodes sont connectées à une source de courant, un champ électrique apparaît entre elles. Si le pôle positif de la source est connecté à une électrode froide (anode) et le pôle négatif à une électrode chauffée (cathode), alors l'intensité du champ électrique est dirigée vers l'électrode chauffée. Sous l’influence de ce champ, les électrons quittent partiellement le nuage électronique et se dirigent vers l’électrode froide. Le circuit électrique est fermé et un courant électrique s'y établit. Lorsque la source est allumée dans la direction opposée, l’intensité du champ est dirigée de la cathode vers l’anode. Le champ électrique repousse les électrons du nuage vers la cathode. Le circuit est ouvert et il n'y a pas de courant dans le circuit. La diode a donc une conductivité unidirectionnelle.

Littérature

Aksenovich L. A. Physique à lycée: Théorie. Tâches. Tests : Manuel. allocation pour les établissements dispensant un enseignement général. environnement, éducation / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino ; Éd. KS Farino. - Mn. : Adukatsiya i viakhavanne, 2004. - P. 294-295.

Les appareils électroniques les plus importants de la première moitié du XXe siècle. Il y avait des tubes à vide qui utilisaient du courant électrique dans le vide. Cependant, ils ont été remplacés par des dispositifs semi-conducteurs. Mais aujourd'hui encore, le courant sous vide est utilisé dans les tubes cathodiques, dans la fusion et le soudage sous vide, y compris dans l'espace, et dans de nombreuses autres installations. Cela détermine l’importance d’étudier le courant électrique dans le vide.

Le vide (du latin vide - vide) est l'état du gaz à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Ce concept s'applique à un gaz dans un récipient fermé ou dans un récipient à partir duquel le gaz est pompé, et souvent au gaz dans espace libre, par exemple vers l'espace. Caractéristiques physiques le vide est la relation entre le libre parcours des molécules et la taille du récipient, entre les électrodes de l'appareil, etc.

Quand nous parlons deà propos du vide, alors pour une raison quelconque, ils croient qu'il s'agit d'un espace complètement vide. En fait, ce n’est pas le cas. Si de l'air est pompé hors d'un récipient, le nombre de molécules qu'il contient diminuera avec le temps, bien qu'il soit impossible d'éliminer toutes les molécules du récipient. Alors, quand peut-on considérer qu’un vide s’est créé dans la cuve ?

Les molécules d'air, se déplaçant de manière chaotique, entrent souvent en collision les unes avec les autres et avec les parois du récipient. Entre de telles collisions, les molécules parcourent certaines distances, appelées libre parcours des molécules. Il est clair que lorsque l'air est pompé, la concentration de molécules (leur nombre par unité de volume) diminue et le libre parcours moyen augmente. Et puis vient un moment où le libre parcours moyen devient égal à la taille du vaisseau : la molécule se déplace de paroi en paroi du vaisseau, pratiquement sans rencontrer d'autres molécules. C’est alors qu’ils croient qu’un vide s’est créé dans le récipient, même s’il peut encore contenir de nombreuses molécules. Il est clair que dans les récipients plus petits, un vide est créé à des pressions de gaz plus élevées que dans les récipients plus grands. Si vous continuez à pomper de l'air hors du récipient, on dit qu'un vide plus profond y est créé. Dans le vide profond, une molécule peut voyager d’une paroi à l’autre plusieurs fois avant de rencontrer une autre molécule. Il est presque impossible d’extraire toutes les molécules du récipient. D’où viennent les porteurs de charges gratuits dans le vide ? Si un vide est créé dans un récipient, cela signifie qu'il contient encore de nombreuses molécules, certaines d'entre elles peuvent être ionisées. Mais il y a peu de particules chargées dans un tel récipient pour détecter un courant notable. Comment pouvons-nous obtenir un nombre suffisant de porteurs de charge gratuits dans le vide ? Si vous chauffez un conducteur en y faisant passer un courant électrique ou d'une autre manière, alors une partie électrons libres dans le métal aura suffisamment d'énergie pour sortir du métal (effectuer une fonction de travail).

Émission thermoionique. Connectons la tige d'un électromètre chargé à une électrode d'un flacon en verre sous vide et le corps de l'électromètre à une autre électrode, qui est un mince fil métallique (Fig. 12). L'expérience montrera que l'électromètre ne se décharge pas.

Riz. 12

Entre deux électrodes situées dans un récipient scellé, désairé et sous tension, il n'y a pas de courant électrique, puisqu'il n'y a pas de porteurs de charge électriques libres dans le vide. Le scientifique et inventeur américain Thomas Edison (1847-1931) a découvert (1879) qu'un courant électrique apparaît dans une fiole en verre sous vide si l'une des électrodes est chauffée à haute température.

Connectons une source de courant aux bornes du fil métallique. Si le fil est connecté au pôle négatif de la source, lorsqu'il chauffe, l'électromètre se décharge rapidement. Lorsque le fil est connecté au pôle positif, l'électromètre ne se décharge pas même lorsque le fil est chauffé par le courant. Ces expériences prouvent qu'une cathode chauffée émet des particules qui ont un effet négatif charge électrique. Ces particules sont des électrons. Le phénomène d'émission d'électrons libres depuis la surface de corps chauffés est appelé émission thermoionique.

Diode. L'émission thermoionique est utilisée dans divers appareils électroniques. Le plus simple d'entre eux est une diode électrique à vide. Cet appareil est constitué d'un cylindre de verre contenant deux électrodes : une cathode et une anode. L'anode est constituée d'une plaque métallique, la cathode est constituée d'un mince fil métallique enroulé en spirale. Les extrémités de la spirale sont montées sur des tiges métalliques dotées de deux bornes pour la connexion à un circuit électrique. En connectant les bornes cathodiques à une source de courant, il est possible de faire chauffer l'hélice du fil cathodique par le courant qui passe à une température élevée. Une hélice métallique chauffée par un courant électrique est appelée filament de lampe. Le symbole d'une diode à vide est illustré à la figure 13.

Riz. 13

Application d'une diode. En connectant une diode à vide dans un circuit électrique en série avec la source courant continu et un ampèremètre, vous pouvez détecter la propriété principale de la diode utilisée dans divers appareils électroniques - la conductivité unidirectionnelle. Lorsqu'une source de courant est connectée avec un pôle positif à l'anode et un pôle négatif à la cathode, les électrons émis par la cathode chauffée se déplacent sous l'influence d'un champ électrique vers l'anode - un courant électrique circule dans le circuit. Si vous connectez une source de courant avec le pôle positif à la cathode et le pôle négatif à l'anode, le champ électrique empêchera le mouvement des électrons de la cathode à l'anode - il n'y a pas de courant électrique dans le circuit. La propriété de conductivité unidirectionnelle de la diode est utilisée dans les dispositifs radioélectroniques pour convertir courant alternatifà permanent.

Triode. Le flux d'électrons se déplaçant dans un tube à vide de la cathode à l'anode peut être contrôlé à l'aide de champs électriques et magnétiques. Le dispositif à vide électrique le plus simple dans lequel le flux d'électrons est contrôlé à l'aide d'un champ électrique est une triode. Le conteneur, l'anode et la cathode d'une triode à vide ont la même conception que celle d'une diode. Cependant, sur le trajet des électrons de la cathode à l'anode dans la triode, il y a une troisième électrode appelée grille. Généralement le maillage est une spirale de plusieurs tours mince fil autour de la cathode.

Si un potentiel positif est appliqué à la grille par rapport à la cathode (Fig. 14a), alors une partie importante des électrons vole de la cathode à l'anode et un courant électrique existe dans le circuit anodique. Lorsqu'il est alimenté sur le réseau potentiel négatif par rapport à la cathode, le champ électrique entre la grille et la cathode empêche le mouvement des électrons de la cathode vers l'anode (Fig. 14b), le courant anodique diminue. Ainsi, en modifiant la tension entre la grille et la cathode, vous pouvez réguler le courant dans le circuit anodique.

Riz. 14

Le dispositif d'une triode à vide est représenté sur la figure 15, il symbole sur les schémas - dans la figure 16.

Riz. 15

Faisceaux d'électrons et leurs propriétés. Les électrons émis par une cathode chauffée peuvent être accélérés jusqu'à vitesses élevées. Des faisceaux d’électrons se déplaçant à grande vitesse peuvent être utilisés pour produire des rayons X et faire fondre et couper des métaux. La capacité des faisceaux d'électrons à être déviés par des champs électriques et magnétiques et à faire briller les cristaux est utilisée dans les tubes cathodiques.

Tube à rayons cathodiques. Si un trou est fait dans l'anode 2 d'une diode à vide, alors une partie des électrons émis par la cathode 1 volera à travers le trou et formera un flux d'électrons volant parallèlement dans l'espace derrière l'anode - faisceau d'électrons 5 (Fig. 15) .

Riz. 16

Un appareil à vide électrique qui utilise un tel flux d’électrons est appelé tube cathodique.

La surface intérieure du cylindre de verre du tube cathodique contre l'anode est recouverte fine couche cristaux qui peuvent briller lorsqu'ils sont touchés par des électrons rapides. Cette partie du tube s'appelle le tamis (6).

À l’aide de champs électriques et magnétiques, vous pouvez contrôler le mouvement des électrons sur le trajet allant de l’anode à l’écran et forcer le faisceau d’électrons à « dessiner » n’importe quelle image sur l’écran. Cette capacité de faisceau d’électrons est utilisée pour créer des images sur l’écran d’un tube cathodique de télévision appelé kinéscope. La modification de la luminosité d'un point sur l'écran est obtenue en contrôlant l'intensité du faisceau d'électrons à l'aide d'une électrode supplémentaire située entre la cathode et l'anode et fonctionnant sur le principe de la grille de contrôle d'une triode électrique à vide.

Dans le tube d'un oscilloscope cathodique, entre l'anode et l'écran se trouvent deux paires de parallèles des plaques métalliques. Ces plaques sont appelées plaques de déflexion. L'application d'une tension aux plaques situées verticalement 4 provoque un déplacement du faisceau d'électrons dans la direction horizontale, l'application d'une tension aux plaques horizontales 3 provoque une déviation verticale du faisceau. Les déplacements du faisceau sur l'écran du tube sont proportionnels à la tension appliquée, de sorte qu'un oscilloscope électronique peut être utilisé comme instrument de mesure électrique.

Pour étudier les processus électriques changeants dans un oscilloscope, un balayage est effectué - un mouvement uniforme du faisceau d'électrons horizontalement. Pour que le faisceau se déplace le long de l'axe horizontal avec vitesse constante, la tension sur les plaques de déflexion horizontales doit changer linéairement dans le temps, et pour ramener le faisceau à position initiale La tension devrait tomber à zéro très rapidement. Cette forme de contrainte est appelée « dents de scie » (Fig. 17).

Vide (de lat.vide– vide) – l’état d’un gaz à une pression inférieure à la pression atmosphérique. Ce concept s'applique au gaz dans un récipient fermé ou dans un récipient à partir duquel le gaz est pompé, et souvent au gaz dans un espace libre, tel que l'espace. La caractéristique physique du vide est la relation entre le libre parcours des molécules et la taille du récipient, entre les électrodes de l'appareil, etc.

Fig. 1. Évacuation de l'air d'un navire

Quand il s’agit de vide, pour une raison quelconque, ils pensent qu’il s’agit d’un espace complètement vide. En fait, ce n’est pas le cas. Si de l'air est pompé hors d'un récipient (Fig. 1 ), le nombre de molécules qu'il contient diminuera avec le temps, bien qu'il soit impossible de retirer toutes les molécules du récipient. Alors, quand peut-on considérer qu’un vide s’est créé dans la cuve ?

Si vous continuez à pomper de l'air hors du récipient, on dit qu'un vide plus profond y est créé. Dans le vide profond, une molécule peut voyager d’une paroi à l’autre plusieurs fois avant de rencontrer une autre molécule.

Il est presque impossible d’extraire toutes les molécules du récipient.

D’où viennent les porteurs de charges gratuits dans le vide ?

Si un vide est créé dans un récipient, cela signifie qu'il contient encore de nombreuses molécules, certaines d'entre elles peuvent être ionisées. Mais il y a peu de particules chargées dans un tel récipient pour détecter un courant notable.

Comment pouvons-nous obtenir un nombre suffisant de porteurs de charge gratuits dans le vide ? Si vous chauffez un conducteur en y faisant passer un courant électrique ou d'une autre manière (Figure 2 ), alors certains des électrons libres du métal auront suffisamment d’énergie pour quitter le métal (accomplir la fonction de travail). Le phénomène d’émission d’électrons provenant de corps incandescents est appelé émission thermoionique.

Riz. 2. Émission d'électrons par un conducteur chaud

L'électronique et la radio ont presque le même âge. Certes, au début, la radio se passait de son homologue, mais plus tard, les appareils électroniques sont devenus la base matérielle de la radio ou, comme on dit, sa base élémentaire.

Les débuts de l'électronique remontent à 1883, lorsque le célèbre Thomas Alpha Edison, essayant de prolonger la durée de vie d'une lampe d'éclairage avec un filament de carbone, introduisit une électrode métallique dans le cylindre de la lampe, dont l'air avait été évacué.

C’est cette expérience qui a conduit Edison à sa seule découverte scientifique fondamentale, qui constituait la base de tous les tubes à vide et de toute l’électronique avant l’ère des transistors. Le phénomène qu'il a découvert plus tard est devenu connu sous le nom d'émission thermoionique.

En apparence, l’expérience d’Edison semblait assez simple. Il a connecté une batterie et un galvanomètre à la borne de l'électrode et à l'une des bornes du filament chauffé par le courant électrique.

L'aiguille du galvanomètre déviait chaque fois que le plus de la batterie était connecté à l'électrode et le moins au fil. Si la polarité était modifiée, le courant dans le circuit s'arrêtait.

Edison a rendu public cet effet et a reçu un brevet pour cette découverte. Certes, comme on dit, il n'a pas mené à bien son travail et n'a pas expliqué l'image physique du phénomène. A cette époque, l’électron n’avait pas encore été découvert et le concept d’« émission thermoionique » ne pouvait naturellement apparaître qu’après la découverte de l’électron.

C'est l'essentiel. Dans un fil de métal chaud, la vitesse et l'énergie des électrons augmentent tellement qu'ils se détachent de la surface du fil et se précipitent dans l'espace qui l'entoure dans un écoulement libre. Les électrons qui s’échappent du fil peuvent être assimilés à des fusées qui auraient vaincu la force de gravité. Si une batterie positive est connectée à l'électrode, le champ électrique à l'intérieur du cylindre entre le filament et l'électrode dirigera les électrons vers elle. Autrement dit, un courant électrique circulera à l’intérieur de la lampe.

Le flux d’électrons dans le vide est un type de courant électrique. Un tel courant électrique dans le vide peut être obtenu si une cathode chauffée, qui est une source d'électrons « en évaporation », et une anode sont placées dans un récipient à partir duquel l'air est soigneusement pompé. Un champ électrique est créé entre la cathode et l’anode, conférant une vitesse aux électrons dans une certaine direction.

Dans les tubes de télévision, les tubes radio, les installations de fusion de métaux par faisceau d'électrons et bien d'autres installations, les électrons se déplacent dans le vide. Comment les flux d’électrons sont-ils obtenus dans le vide ? Comment ces flux sont-ils gérés ?

Figure 3

Nous savons que les métaux possèdent des électrons de conduction. vitesse moyenne Le mouvement de ces électrons dépend de la température du métal : plus la température est élevée, plus elle est élevée. Plaçons deux électrodes métalliques sous vide à une certaine distance l'une de l'autre (Figure 3 ) et créent une certaine différence potentielle entre eux. Il n'y aura pas de courant dans le circuit, ce qui indique l'absence de porteurs de charge électrique libres dans l'espace entre les électrodes. Par conséquent, il y a des électrons libres dans les métaux, mais ils sont pratiquement conservés à l'intérieur du métal et aux températures ordinaires.

je ne peux pas m'en sortir. Pour que les électrons s'échappent du métal (de la même manière que les molécules s'échappent d'un liquide lors de son évaporation), ils doivent vaincre les forces d'attraction électrique dues à l'excès de charge positive qui est apparu dans le métal à la suite de la fuite de électrons, ainsi que les forces répulsives des électrons qui se sont échappés plus tôt et ont formé un « nuage » d’électrons près de la surface métallique. En d’autres termes, pour s’envoler d’un métal vers le vide, un électron doit effectuer un certain travail.UNcontre ces forces, naturellement, différentes pour différents métaux. Ce travail s'appellefonction de travail électrons du métal. La fonction de travail est assurée par les électrons en raison de leur énergie cinétique. Par conséquent, il est clair que les électrons lents ne peuvent pas s'échapper du métal, et seuls ceux dont l'énergie cinétiqueE À dépasse la fonction de travail, c'est-à-direE À ≥A. La libération d'électrons libres d'un métal est appeléeémission d'électrons .

Pour que l’émission électronique existe, il est nécessaire de conférer aux électrons de conduction des métaux une énergie cinétique suffisante pour remplir la fonction de travail. Selon la méthode utilisée pour transmettre l'énergie cinétique nécessaire aux électrons, il existe différents types d'émission d'électrons. Si de l'énergie est transmise aux électrons de conduction en raison du bombardement du métal de l'extérieur par d'autres particules (électrons, ions),émission d'électrons secondaires . L'émission d'électrons peut se produire sous l'influence de l'irradiation du métal par la lumière. Dans ce cas, on observephotoémission , oueffet photoélectrique . Il est également possible que des électrons soient éjectés d'un métal sous l'influence d'un champ électrique puissant -émissions auto-électroniques . Enfin, les électrons peuvent gagner de l’énergie cinétique en chauffant le corps. Dans ce cas, ils parlent deémission thermoionique .

Considérons plus en détail le phénomène d'émission thermoionique et son application.

Aux températures ordinaires, un petit nombre d’électrons peuvent avoir une énergie cinétique comparable au travail de travail des électrons d’un métal. Avec l'augmentation de la température, le nombre de ces électrons augmente et lorsque le métal est chauffé à des températures de l'ordre de 1 000 à 1 500 degrés, un nombre important d'électrons auront déjà une énergie dépassant le travail d'extraction du métal. Ce sont ces électrons qui peuvent sortir du métal, mais ils ne s'éloignent pas de sa surface, car le métal devient chargé positivement et attire les électrons. Par conséquent, un « nuage » d’électrons est créé à proximité du métal chauffé. Certains des électrons de ce « nuage » retournent vers le métal, et en même temps de nouveaux électrons s’envolent du métal. Dans ce cas, un équilibre dynamique s'établit entre le « gaz » électronique et le « nuage » électronique, lorsque le nombre d'électrons s'échappant du métal dans un certain temps est comparé au nombre d'électrons qui reviennent du « nuage » vers le métal en même temps.

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