Электрический ток в вакууме

1.

Вакуум – разряженный газ
Различают низкий, средний и
высокий вакуум.
Высокий вакуум соответствует такому разряжению,
при котором средняя длина свободного пробега молекул
больше размеров сосуда.

2. Задача

Рmin=10-12 мм.рт.ст.
Т=300 К
1 мм.рт.ст. =133Па
N
kT
р nkT
V
V=1см3
N-?
12
6
pV
10 133 10
N
23
kT
1,38 10 300
3,2 10
4

3. Создав в вакууме эмиссию электронов (термоэлектронную, фотоэлектронную, электрическую),

построим простейший вакуумный
прибор, проводящий ток - диод
А
К
Прямой накал
Косвенный накал

4.

I , mA
Uн
mA
I н2
V
I н1
0
I н ток насыщения
t02> t01
t 01
U,В
q eN
Iн
t
t
Все заряды, рожденные термоэлектронной
эмиссией, достигают анода.

5. ВАХ

J,мА
Jн
t 01
U, В
0

6.

q eN
Iн
t
t
Все заряды, рожденные термоэлектронной
эмиссией, достигают анода.

7.

8.

Вход Y
Усилитель Y
Блок синхронизации
ЭЛТ
Вход X
Блок
разверток
Усилитель X
Блок питания

9.

В электронно-лучевой трубке поток электронов с кинетической
энергией 8∙103 эВ движется между пластинами плоского
конденсатора длиной 4∙10-2 м. Расстояние между пластинами
2∙10-2 м. Какое напряжение нужно подать на пластины
конденсатора, чтобы смещение электронного пучка на выходе
оказалось 8∙10-3 м.
Дано:
ℓ=4∙10-2м
Ek=8∙103∙1,6∙10-19 Дж
d=2∙10-2 м
h=8∙10-3 м
q=1,6 ∙10-19 Кл
U-?

10.

2
at
S 0t
2
Е
0
Sх
F qE
+
y
X
S у at
2
S
+
+
2
d

11.

2
at
S 0t
2
1
2
3
4
0
Е
Sх
S х 0t
F qFE
t
0
X
(1)
S у at
2
qE qU
S
( 2)
а
m
m+ md
+
+
2
2
y
qU
qU 2
at
S у h
2
2
2md
4dЕк
4hЕк d
U
q 2
2
d

12.

Дано:
ℓ=4∙10-2м
Ek=8∙103∙1,6∙10-19 Дж
d=2∙10-2 м
h=8∙10-3 м
q=1,6 ∙10-19 Кл
4hEk d
U
2
ql
U-?
4 8 10 3 8 10 3 1,6 10 19 2 10 2
U
1,6 10 19 16 10 4
Ответ: U=3200В
3200B.

13.

Электрон влетает в плоский конденсатор с длиной пластин 10 см и
напряженностью электрического поля 40 кВ/м под углом 150 к
пластинам. Какова первоначальная энергия электрона, если он
вылетел из конденсатора так же под углом 150 к пластинам?
Дано :
q 1,6 10 19 Кл
10см
Е 40 кВ
м
150
W ?
0
α
F qE
y
+
Е
S
Sх
+
+
X
α

14.

Е
0
Sх
α
F qE
+
y
1
X
α
+
+
S х 0 сos t
at
S y 0 0 sin t
2
3
S
2
at
S 0t
2
2
t
0 сos
2 0 sin
t
2
2 0 sin
0 сos
a
a
2 0 sin 0 сos 02 sin 2 F qE
a
m m

15.

Дано :
q 1,6 10 19 Кл
10см
Е 40 кВ
м
150
W ?
4
02 sin 2 qE
m
m 02
qE
W
2
2 sin 2
qE
1,6 10 19 40 103 0,1 6,4 10 16 Дж
W
2 sin 2
2 0,5
qE
Ответ : W
6,4 10 16 Дж
2 sin 2

16.

На две параллельные сетки, между которыми приложена
задерживающая разность потенциалов U, под углом
падает пучок отрицательных ионов. При каких энергиях
частицы смогут пройти через сетки, если заряд иона q?