Магнетизм

Электр жəне магнетизм
53
 
тырысады
. 
Тұрақты
түрде
кейбір
электрондар
металл
бетінен
«
балқып
» 
ұшады
, 
басқалары
қайтып
келеді
. 
Сондықтан
да
металл
электрондар
бұлтымен
қапталған
болады
, 
ол
бұлт
сыртқы
оң
иондар
қабатымен
бірге
қос
электрлік
қабат
түзеді
. 
Осылайша
, 
қос
қабатты
өріс
кейінгі
электрондардың
металдан
шығуына
кедергі
жасайды
. 
Электронның
металдан
шығуына
кедергі
болатын
тағы
да
бір
күш
– 
оның
индукцияланған
оң
зарядтың
кулондық
күші
(2-
сурет
). 
Бұл
күш
«
электрлік
кескіндеу
күші
» 
деп
аталады
, 
өйткені
өткізгіш
беті
бойынша
таралған
зарядтың
əсері
шамасы
жағынан
тең
хх
жазықтықтағы
электронның
айналық
кескіні
болып
табылатын
оң
зарядтың
əсеріне
эквивалентті
. 
Осы
екі
физикалық
процесс
шы
ғ
А
шама
-
сын
анықтайды
. 
Бөлме
температурасындағы
практика
жүзінде
барлық
еркін
электрондар
өткізгіш
көлемінде
қамалған
, 
бірақ
потенциалдық
тосқауылдан
өтіп
жəне
металдан
шығып
кете
-
тіндей
энергиясы
болатын
аздаған
электрондар
болады
. 
Дегенмен
электрондарға
əртүрлі
тəсілдермен
қосымша
энер
-
гия
беруге
болады
. 
Бұл
жағдайда
электрондардың
қайсыбір
бөлігі
металды
тастап
кетуіне
мүмкіндік
алады
жəне
электрон
-
дардың
шығуы
, 
яғни
электрондық
эмиссия
байқалады
. 
Элек
-
трондарға
энергияның
берілуі
тəсілдеріне
байланысты
электрон
-
дық
эмиссия
типтері
де
əртүрлі
болады
. 
Егер
электрондар
энергияны
температураны
жоғарылатқандағы
дененің
жылу
энергиясының
есебінен
алатын
болса
, 
онда
ол
термоэлектрон
-
дық
 
эмиссия
, 
ал
егер
энергия
жарық
арқылы
берілсе
, 
фото
-
эмиссия
 
құбылысы
байқалады
. 
Егер
энергия
электрондарға
қайсыбір
басқа
бөлшектермен
атқылау
арқылы
берілсе
, 
онда
екінші
 
ретті
 
эмиссия
құбылысы
бақыланады
.
Термоэлектрондық
эмиссияны
бақылау
үшін
вакуумды
лам
-
паны
пайдалануға
болады
, 
ол
токпен
қыздырылатын
катод
жəне
термоэлектрондарды
жинайтын
суық
анод
деп
аталатын
екі
электродтан
тұрады
. 
Мұндай
лампалар
вакуумды
диодтар
деп
аталады
. 3-
суретте
осындай
диодты
электр
тізбегіне
жалғау
əдісі
көрсетілген
. 
Мұндай
тізбекте
ток
батареяның
оң
полюсін
анодпен
, 
ал
терісін

54
М
.
Қ
.
 Досболаев
катодпен
қосқанда
ғана
пайда
болады
. 
Бұл
жағдай
катод
теріс
бөлшектерді
– 
электрондарды
шығаратындығын
дəлелдейді
. 
Диодтағы
термоэлектрондық
токтың
күші
катодқа
қатысты
анод
потенциалының
шамасына
тəуелді
. 
Диодтағы
ток
күшінің
анодтың
кернеуіне
тəуелділігін
бей
-
нелейтін
қисықты
вольтамперлік
сипаттама
(
ВАС
) 
деп
атайды
. 
4-
суретте
катодтың
əртүрлі
температурасындағы
диодтың
ВАС
-
ы
көрсетілген
. 
Анодтың
потенциалы
нөлге
тең
болғанда
, 
ток
күші
аз
болып
, 
ол
тек
анодқа
жетуіне
қабілетті
өте
тез
тер
-
моэлектрондармен
анықталады
. 
Анодтың
оң
потенциалы
өс
-
кенде
ток
күші
өседі
жəне
қанығуға
жетеді
, 
яғни
анодтың
кер
-
неуіне
тəуелсіз
болып
қалады
. 
Ал
катодтың
температурасын
өсіргенде
қанығу
тогының
мəні
де
ұлғаяды
, 
ол
катодтан
қосымша
шығатын
термоэлек
-
трондармен
анықталады
. 
Сонымен
, 
диодтың
ВАС
-
ы
сызықтық
емес
. 
Анодтық
токтың
анодтық
кернеуден
тəуелділігін
теория
жүзінде
Ленгмюр
мен
Богусловский
алған
. 
Оны
«
екіден
үш
заңы
» 
деп
те
атайды
: 
2
3
a
a
kU
I

,
(2) 
3-
сурет
.
Вакуумды
диодты
электр
тізбегіне
қосу
 
4-
сурет
.
Вакуумды
диодтың
вольтамперлік
сипаттамасы

Электр жəне магнетизм
55
 
мұндағы
k
– 
электрод
формасы
мен
өлшеміне
тəуелді
тұрақты
(
температурадан
тəуелсіз
).
Мұндай
тəуелділікті
келесі
түрде
түсіндіруге
болады
, 
тер
-
моэлектрондық
эмиссия
кезінде
катодтың
бетінде
электрон
-
дардың
өте
үлкен
концентрациясы
пайда
болып
теріс
зарядты
бұлт
түзеді
жəне
катодтан
жылулық
жылдамдықпен
ұшып
шыққан
электрондар
оны
басып
өте
алмайды
. 
Алайда
анодтық
кернеудің
ұлғаюымен
байланысты
кеңістік
зарядтың
бұлтын
-
дағы
электрондардың
концентрациясы
сирейді
. 
Сондықтан
кеңістік
зарядтың
тежейтін
əсері
азаяды
да
анодтық
ток
, 
анод
-
тық
кернеуден
тікелей
тəуелді
болуына
қарамастан
, 
тезірек
өседі
. 
a
U
-
ның
белгілі
мəніндегі
уақыт
бірлігінің
ішінде
катод
-
тан
ұшып
шыққан
электрондар
толықтай
анодқа
жетеді
. 
Анод
-
тық
кернеудің
əрі
қарай
өсуі
анодтық
ток
күшін
өсіре
алмайды
, 
өйткені
қанығу
болады
. 
Осылайша
, 
катодтың
қалыпты
темпера
-
турасында
мүмкін
болатын
максимал
термоэлектрондық
токты
қанығу
тогы
деп
атайды
. 
Температура
жоғарылағанда
металдағы
электрондардың
хаосты
қозғалысының
жылдамдығы
өседі
. 
Бұл
жағдайда
ме
-
талды
тастап
кетуге
қабілетті
электрондардың
саны
күрт
өседі
. 
Қанығу
тогының
тығыздығы
, 
яғни
катодтың
əрбір
бірлік
S
бетіне
келетін
қанығу
тогының
күші
Ричардсон
– 
Дешман
формуласы
бойынша
есептелінеді
: 
kT
/
A
e
2
BT
кан
j
шы
ғ


(3) 
мұндағы
К
м
/
А
10
02
,
6
2
5


B
(
эмиссия
тұрақтысы
), 
К
Дж
k
/
10
38
,
1
23




(
Больцман
тұрақтысы
). 
Қанығу
тогы
-
ның
тығыздығы
катодтың
эмиссиялық
қабілеттілігін
сипат
-
тайды
, 
ол
катодтың
табиғаты
мен
оның
температурасына
тəуелді
. 

56
М
.
Қ
.
 Досболаев
Өлшеу
 
əдісі
.
Тəжірибеде
қанығу
тогының
температураға
тəуелділігін
өлшей
отырып
, 
берілген
металл
үшін
шығу
жұмы
-
сын
анықтауға
болады
. 
Біздің
жағдайда
шығу
жұмысын
анықтау
үшін
Ричардсон
түзулері
əдісін
қолданамыз
. 
Əдістің
идеясын
түсіндірелік
. 
Ол
үшін
(3)-
теңдеуді
логарифмдейік
: 
.
1
ln
ln
2
T
k
A
B
T
j
шы
f
кан


(4) 
Ондық
логарифмге
көшсек
, 
онда
: 
T
e
k
A
B
Т
j
шы
f
кан
1
lg
lg
lg
2


(5) 
43
.
0
lg

e
болғандықтан
, 
.
1
43
,
0
lg
lg
2
T
A
k
B
Т
j
шы
f
кан


(6) 
Теңдеудің
мұндай
түрі
оны
эксперимент
арқылы
тексеру
үшін
қолайлы
.
2
lg
Т
j
нас
-
тың
T
1
тəуелділігінің
графигі
бұрыштық
коэффициенті
k
A
шы
f
/
43
,
0

болатын
түзу
болып
табылады
. 
Түзудің
абцисса
өсіне
бұрылу
тангенсін
анықтай
отырып
, 
шығу
жұмысын
есептейміз
: 
43
,
0
tg

k
A
шы
f

(7) 

Электр жəне магнетизм
57
 
мұндағы
T
T
j
кан
1
lg
tg
2


. 
Графикті
тұрғызу
үшін
анодтық
қанығу
тогының
тығыз
-
дығын
кан
j
жəне
катодтың
температурасын
білу
қажет
. 
Оның
нəтижелерін
2-
кестеден
алуға
болады
.
Тəжірибе
5-
суреттегі
электрлік
тізбегі
бойынша
жүргізіледі
. 
Жұмыста
диод
ретінде
тікелей
қыздырылатын
вольфрамдық
ка
-
тоды
бар
радиолампа
қолданылады
. 
Катодты
қыздыру
тұрақты
токпен
іске
асырылады
. 
Қыздыру
тізбегіндегі
амперметр
мен
вольтметр
катодты
қыздыруға
шығындалатын
қуатты
анықтау
үшін
керек
, 
ал
ол
температураны
анықтауға
қажет
.

жүктеу/скачать 3,9 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: