Контактная разность потенциалов.

Контактная разность потенциалов обусловлена выравниваем токов, текущих из одного металла в другой. Если в замкнутой цепи из двух разнородных металлов изменить температуру одного из контактов, то в цепи появляется ток за счет возникновения термоэдс.

Эффект Пельтье состоит в том, что при пропускании тока по цепи, составленной из разнородных металлов, на фоне Ленц-Джоулева тепла на одном из контактов происходит дополнительное выделение теплоты, а на другом– ее поглощение. Этот эффект объясняется различием средней энергии электронов в этих металлах.

 

Электрический ток в газах. Идеальный газ является изолятором. Поэтому электрический ток в газе (газовый разряд) возникает в результате какого-либо внешнего воздействия.

М

М

-

+

Ионизация - В результате внешнего воздействия нейтральная молекула (атом) распадается на + и – ионы (+ ион и – электрон). Δn_i – число пар ионов, возникающих в единице объема в единицу времени под действием внешнего ионизатора

Рекомбинация – процесс соударения + и – ионов, в результате которого восстанавливается нейтральная молекула. Δn_r – число пар ионов, рекомбинирующих в единице объема в единицу времени.

Прохождение тока в газе: + и – ионы достигают пластин, где они превращаются в нейтральные частицы. Δn_j – число пар ионов, уходящих из объема вследствие прохождения электрического тока.

Случай слабого поля. В случае слабого поля изменением концентрации пар ионов вследствие прохождения тока можно пренебречь. В этом случае выполняется закон Ома.

Случай сильного поля. В случае сильного поля процессом рекомбинации можно пренебречь – все пары ионов, возникшие под действием внешнего ионизатора, успевают достичь пластин. В этом случае плотность тока не зависит от Е

 

Виды газовых разрядов: Тлеющий разряд -наблюдается в газах при низких давлениях порядка нескольких десятков миллиметров ртутного столба и меньше (огни рекламы).

Искровой разряд -возникает в газе обычно при давлениях порядка атмосферного. По внешнему виду искровой разряд представляет собой пучок ярких зигзагообразных разветвляющихся тонких полос (молния).

Дуговой разряд - одна из форм газового разряда при большой плотности тока и небольшом напряжении между электродами.

Электрический ток в вакууме. Идеальный вакуум является идеальным изолятором. Электрический ток в вакууме возникает только в результате каких-либо внешних воздействиях.

Термоэлектронная эмиссия – эмиссия электронов под действием тепла. Вакуумный диод состоит из накаливаемого катода и коаксиального ему анода. ВАХ (зависимость силы тока I от напряжения U) вакуумного диода имеет два участка- область пространственного заряда и режим тока насыщения.

Фотоэлектронная эмиссия – эмиссия электронов под действием света. В вакуумном приборе для наблюдения ФЭЭ свет через окошко попадает на катод, выбивая из него электроны.

Законы фототока:

1.Фототок в режиме насыщения пропорционален интенсивности светового потока.

2. Максимальная скорость вылетающих электронов не зависит от интенсивности светового потока, а определяется только длиной волны λ падающего света.

3. Существует красная граница фотоэффекта λ_гр. Для света с λ> λ_гр фототок отсутствует при любой интенсивности светового потока.

 

Уравнение Эйнштейна

Полевая эмиссия – эмиссия электронов в сильных электрических полях. Когда величина напряженности электрического поля у поверхности катода достигает ~ 10⁷ В/см, то потенциальный барьер на границе катод – вакуум становится тонким, так что электроны «просачиваются» сквозь этот барьер, не меняя своей энергии. Это чисто квантовый эффект, который не может быть объяснен в рамках классической физики. На основе этого эффекта создан сканирующий туннельный микроскоп, позволяющий получить изображение отдельных атомов.

Вторичная эмиссия – эмиссия электронов, ионов под действием бомбардировки поверхности образца различного рода частицами. Если число частиц, вылетающих с бомбардируемой поверхности, превышает число частиц, падающих на нее, то это может быть использовано для регистрации слабых потоков заряженных частиц или света. Анализ по энергии электронов, вылетающих с поверхности, используется для определения химического состава и электронной структуры различных материалов.

 

 

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

Лекция №17

Опыты Эрстеда, Био и Савара, Ампера наглядно показали, что источником магнитного поля и объектом его воздействия являются электрические токи. Для количественного описания магнитного поля необходимо указать способ определения основной характеристики этого поля – индукции магнитного поля. В электростатике количественные характеристики поля определялись на основании поведения пробного точечного заряда в электрическом поле. В данном случае в качестве аналога пробного заряда удобнее всего использовать плоский контур с током, помещенный в магнитное поле.

Контур с током в магнитном поле. Индукция магнитного поля. Поместим контур с током между полюсами постоянного магнита и определим момент сил, действующий на контур при пропускании тока по нему, по величине угла закручивания пружины, соединенной с контуром:

- неизменность угла закручивания пружины при параллельном смещении контура с током свидетельствует об однородности поля между полюсами магнита;

- угол закручивания пружины пропорционален силе тока в контуре M~I;

- при неизменной силе тока угол закручивания пружины пропорционален площади контура M~S

M~ I · S

Отсюдаследует характеристика контура – его магнитный момент: p_m=I·S

Величина момента сил, действующая на контур с током при p_m const, пропорциональна синусу угла между направлением поля и нормалью к площадке, ограниченной контуром с током

M~ I· S· sin j

В общем виде

 

 

M_max~ I· S и тогда M_max / I· S не зависит от свойств контура и является основой количественной характеристики магнитного поля. M_max=р_m·В,

где В – индукция магнитного поля.

Индукция магнитного поля – это векторная, силовая характеристика поля, равная отношению максимального момента сил, действующего на пробный контур с током, к магнитному моменту этого контура.

Работа поворота контура с током в магнитном поле