Đề tài Dòng điện trong chân không

ĐIỆN VÀ TỪ ĐỀ TÀI:DÒNG ĐIỆN TRONG CHÂN KHÔNG I.NGUỒN PHÁT XẠ ÊLECTRON TRONG CHÂN KHÔNG Để tạo dòng điện trong chân không ta cần có nguồn tạo ra các điện tích tự do. Nguồn điện tích tự do này thường được tạo ra nhờ hiện tượng thoát electron ra khỏi mặt điện cực( bằng kim loại hay bán dẫn). Electron có thể thoát ra khỏi điện cực nếu nó có động năng lớn hơn công thoát II.CÁC LOẠI PHÁT XẠ ÊLECTRON 1.Sự phát xạ nhiệt electron Năng lượng cần truyền cho electron để thoát ra khỏi mặt kim loai thông thường là cung cấp nhiệt lượng nhờ sự đốt nóng cực kim loại. Khi nhiệt độ tăng, các electron chuyển động nhiệt hỗn loạn có đủ động năng cần thiết bứt ra khỏi mặt kim loại làm xuất hiện các hạt tải điện tự do. Năng lượng trung bình của electron bằng công thoát: 2.Sự phát quang êlectron Nếu ánh sáng đập vào một mặt kim loại thì một phần phôton bị phản xạ trở lại, phần khác đi sâu vào kim loại và va chạm với các nguyên tử kim loại.Những photon này truyền năng lượng của mình cho các electron trong nguyên tử kim loại. Khi nhận được năng lượng này, electron bị kích thích và chuyển lên mức năng lượng cao hơn. Nếu ta dùng ánh sáng có bước sóng ngắn thì năng lượng của photon truyền cho electron đủ lớn để nó vượt hàng rào thế năng mà đi ra ngoài mặt kim loại. Hiện tượng này gọi là sự phát quang electron. 3.Sự phát xạ thứ cấp Sự phát xạ electron thứ cấp là sự phát xạ electron từ một vật rắn hay lỏng khi bắn phá nó bằng các electron hay ion. Hệ số phát xạ thứ cấp:là tỉ số giữa số electron thoát ra và số electron bắn phá vào vật   Với kim loại nói chung : δ10 4.Sự tự phát xạ êlectron Số electron bức ra tăng nhanh khi tăng hiệuđiện thế giữa hai cực.Các electron phát ra khỏi cực kim loại ngay khi nó lạnh gọi là sự phát xạ electron catot lạnh hay sự tự phát xạ electron III.DÒNG ĐIÊN TRONG CHÂN KHÔNG 1.Dòng điện trong chân không 2.Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế. 3.Tia catốt 4.Ứng dụng + Một ống thủy tinh đã hút chân không. + Hai điện cực anốt A và catốt K. + Hai nguồn điện không đổi E1 và E2. + Điện kế G. + Hai ngắt k1 và k2. Dòng điện trong chân không Tiến hành và kiểm tra kết quả+ Đóng k1, mở k2 : G chỉ số không, chứng tỏ không có dòng điện chạy qua chân không.  Vậy :Chân không là môi trường cách điện tốt. K1 + Mở k1, đóng k2 : K được đốt nóng bởi nguồn E 2, G chỉ số không, qua đó chứng tỏ không có dòng điện qua chân không. K1 + Đóng cả k1 và k2 : Nguồn E 1 mắc như hình vẽ : G chỉ số khác không, chứng tỏ có dòng điện chạy qua chân không. K1 * - Đảo cực nguồn E 1 : G chỉ số không, chứng tỏ không có dòng điện chạy qua chân không. Vậy : Dòng điện chạy qua chân không (nếu có) chỉ theo một chiều từ A đến K. K1 + Khi K được đốt nóng bởi nguồn E 2 : sẽ có sự phát xạ nhiệt electron tại K. + Khi chưa có điện trường ngoài (k1 mở) : electron bứt ra khỏi K sẽ tụ tập gần K làm xuất hiện một điện trường hướng từ K (lúc này nhiễm điện dương) ra đám mây electron, có tác dụng kéo electron trở về K, sau một thời gian sẽ xảy ra trạng thái cân bằng động giữa hai quá trình : electron bị phát xạ nhiệt ra khỏi K và electron quay về K; tức là không có sự dịch chuyển có hướng của electron nên không có dòng điện. c) Giải thích : Khi đặt vào giữa A và K một điện trường : giữa A và K có điện trường tổng hợp Khi hướng từ A về K : Nếu E1 > E2 : có hướng từ A về K nên kéo electron từ K về A sinh ra dòng điện. Nếu E1 Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế : 2.1) Khi UAK 0 : trong mạch có dòng điện. + UAK càng lớn thì cường độ dòng điện càng lớn; nhưng dòng điện không tuân theo định luật Ohm đối với hiệu điện thế. + Khi UAK đạt đến một giá trị nào đó thì hầu như toàn bộ các electron bứt ra khỏi K đều về hết A, lúc đó nếu tiếp tục tăng UAK thì dòng điện không tăng nữa; ta nói dòng điện qua ống chân không đã đạt giá trị bão hòa. UAK Ứng dụng của dòng điện trong chân không : Điốt điện tử (đèn điện tử hai cực) : dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. b) Triốt điện tử (đèn điện tử ba cực) : + Ngoài anốt A và catốt K còn có thêm cực lưới G dùng để điều khiển dòng điện qua đèn. 4.1) Đèn điện tử : + Dùng trong các mạch khuếch đại dao động, máy phát dao động điện từ. Đèn điện tử chân không hai cực. Đèn điện tử chân không ba cực. 2) Ống phóng điện tử : a) Cấu tạo : b) Hoạt động : c) Ứng dụng : dùng trong các dao động ký điện tử, trong các máy thu hình. + Đặt vào anốt và catốt một hiệu điện thế khoảng từ vài trăm đến vài nghìn volt. + Dưới tác dụng của hai cặp bản tụ điện (nằm ngang và thẳng đứng), các electron bứt ra khỏi catốt, sẽ bị lệch và đập vào một điểm nào đó trên mặt huỳnh quang làm điểm đó phát sáng. * Nguyên lí hoạt động + + - + - + + - - + Câu hỏi trắc nghiệm 1.cường độ dòng điện bão hòa trong chân không tăng khi nhiệt độ catôt tăng là do A.số hạt tải điện bị ion hóa tăng lên B.Sức cản của môi trường lên các hạt tải điện giảm đi C.Số êlectron bật ra khỏi catôt nhiều hơn D.Số êlectron bật ra khỏi catôt trong một giây tăng lên 2.Phát biểu nào sau đây là đúng A. Dòng điện trong chân không không tuân theo định luật Ôm B. Khi hiệu điện thế đặt vào điôt chân không tăng thì cường độ dòng điện tăng C.Dòng điện trong điôt chân không chỉ theo một chiều từ anôt đến catôt D.Qũy đạo của êlectron trong tia catôt không phải là một đường thẳng 3.Bản chất của dòng điện trong chân không A.Dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường và của các ion âm ngược chiều điện trường B.Dòng chuyển dời có hướng ngược chiều điện trường của các êlectron bức ra khỏi catôt khi bị nung nóng C. Dòng dịch chuyển có hướng của các ion dương cùng chiều điện trường , của các ion âm và êlectron ngược chiều điện trường D.Dòng dịch chuyển có hướng của các êlectron ngược chiều điện trường