คำถามควบคุม .. 18

9. งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 2 การศึกษาการปล่อยความร้อนที่ความหนาแน่นกระแสการปล่อยก๊าซต่ำ . 18

สั่งงาน .. 19

ข้อกำหนดในการรายงาน . 19

คำถามควบคุม .. 19

การแนะนำ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบปล่อยก๊าซจะศึกษาปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการปล่อย (การปล่อย) อิเล็กตรอนจากตัวกลางที่ควบแน่น การปล่อยอิเล็กตรอนเกิดขึ้นในกรณีที่ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนในร่างกายได้รับพลังงานซึ่งเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบเขตของมัน ซึ่งเป็นผลมาจากอิทธิพลภายนอก หรือหากสนามไฟฟ้าภายนอกทำให้ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอน "โปร่งใส" ขึ้นอยู่กับลักษณะของอิทธิพลภายนอกมีดังนี้:

• การปล่อยความร้อน (ความร้อนของร่างกาย);
• การปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (การทิ้งระเบิดที่พื้นผิวด้วยอิเล็กตรอน);
• การปล่อยไอออนอิเล็กตรอน (การทิ้งระเบิดที่พื้นผิวด้วยไอออน);
• การปล่อยโฟโตอิเล็กตรอน (การฉายรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า);
• เอ็กโซอิเล็กทรอนิกส์การปล่อยก๊าซเรือนกระจก (การรักษาพื้นผิวเชิงกล, ความร้อนและประเภทอื่น ๆ );
• การปล่อยสนามไฟฟ้า (สนามไฟฟ้าภายนอก) เป็นต้น

ในทุกปรากฏการณ์ที่ต้องคำนึงถึงการที่อิเล็กตรอนออกจากคริสตัลไปสู่อวกาศโดยรอบ หรือการเปลี่ยนจากผลึกหนึ่งไปอีกผลึกหนึ่ง คุณลักษณะที่เรียกว่า "ฟังก์ชันงาน" มีความสำคัญอย่างยิ่ง ฟังก์ชั่นการทำงานถูกกำหนดให้เป็นพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการดึงอิเล็กตรอนออกจากของแข็งและวางไว้ ณ จุดที่พลังงานศักย์ถือว่าเป็นศูนย์ นอกเหนือจากการอธิบายปรากฏการณ์การปล่อยก๊าซต่างๆ แล้ว แนวคิดของฟังก์ชันการทำงานยังมีบทบาทสำคัญในการอธิบายการเกิดความต่างศักย์สัมผัสในการสัมผัสของโลหะสองชนิด โลหะที่มีสารกึ่งตัวนำ สารกึ่งตัวนำสองตัว ตลอดจนปรากฏการณ์กัลวานิก

แนวทางประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกประกอบด้วยข้อมูลทางทฤษฎีพื้นฐานเกี่ยวกับปรากฏการณ์การปล่อยก๊าซในของแข็ง ความสนใจหลักอยู่ที่ปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน ส่วนที่สองเป็นคำอธิบายเกี่ยวกับงานในห้องปฏิบัติการที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาทดลองการปล่อยความร้อน การศึกษาความต่างศักย์ไฟฟ้าจากการสัมผัส และการกระจายฟังก์ชันการทำงานบนพื้นผิวของตัวอย่าง

ส่วนที่ 1 ข้อมูลทางทฤษฎีพื้นฐาน

1. ฟังก์ชั่นการทำงานของอิเล็กตรอน อิทธิพลต่อการทำงานของสภาพพื้นผิว

ข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กตรอนถูกกักเก็บไว้ในของแข็งบ่งบอกว่าสนามไฟฟ้าชะลอเกิดขึ้นในชั้นผิวของร่างกาย เพื่อป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนปล่อยเข้าไปในสุญญากาศโดยรอบ การแสดงแผนผังของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบเขตของของแข็งจะแสดงไว้ในรูปที่ 1 1. ในการออกจากคริสตัล อิเล็กตรอนจะต้องทำงานเท่ากับฟังก์ชันการทำงาน แยกแยะ อุณหพลศาสตร์และ ภายนอกฟังก์ชั่นการทำงาน

ฟังก์ชันการทำงานทางอุณหพลศาสตร์คือความแตกต่างระหว่างพลังงานระดับศูนย์ของสุญญากาศและพลังงานเฟอร์มีของของแข็ง

ฟังก์ชั่นการทำงานภายนอก (หรือความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน) คือความแตกต่างระหว่างพลังงานของระดับสุญญากาศเป็นศูนย์และพลังงานด้านล่างของแถบการนำไฟฟ้า (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. รูปแบบของศักย์คริสตัลยู ตามแนวตำแหน่งของไอออนในคริสตัลและในบริเวณใกล้พื้นผิวของคริสตัล: ตำแหน่งของไอออนจะถูกทำเครื่องหมายด้วยจุดบนเส้นแนวนอน φ=-ยู /е – ศักยภาพของฟังก์ชันการทำงาน; อีเอฟ – พลังงานเฟอร์มี (เชิงลบ); อี ค– พลังงานด้านล่างของแถบการนำไฟฟ้าดับเบิลยู โอ – ฟังก์ชั่นการทำงานทางอุณหพลศาสตร์ว – หน้าที่การทำงานภายนอก พื้นที่แรเงาแสดงถึงสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เต็มไปด้วยอัตภาพ

มีสองสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบเขตของของแข็งและสุญญากาศ หนึ่งในนั้นเกิดจากการที่อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากคริสตัลทำให้เกิดประจุไฟฟ้าบวกบนพื้นผิวของมัน แรงดึงดูดเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กตรอนกับพื้นผิวของคริสตัล (แรงดึงดูดทางไฟฟ้า ดูส่วนที่ 5 รูปที่ 12) ซึ่งมีแนวโน้มที่จะส่งอิเล็กตรอนกลับคืนสู่คริสตัล อีกเหตุผลหนึ่งคือเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอิเล็กตรอนสามารถข้ามพื้นผิวของโลหะและเคลื่อนที่ออกไปจากมันไปยังระยะทางสั้น ๆ (ตามลำดับอะตอม) พวกมันก่อตัวเป็นชั้นที่มีประจุลบเหนือพื้นผิว ในกรณีนี้ หลังจากที่อิเล็กตรอนหลบหนี ชั้นไอออนที่มีประจุบวกจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของคริสตัล เป็นผลให้เกิดชั้นไฟฟ้าสองชั้นขึ้น มันไม่ได้สร้างสนามในพื้นที่ภายนอก แต่ยังต้องดำเนินการเพื่อเอาชนะสนามไฟฟ้าภายในชั้นสองชั้นด้วย

ค่าฟังก์ชันการทำงานของโลหะและเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่คือโวลต์อิเล็กตรอนหลายตัว ตัวอย่างเช่น สำหรับลิเธียม ฟังก์ชั่นการทำงานคือ 2.38 eV, เหล็ก – 4.31 eV, เจอร์เมเนียม – 4.76 eV, ซิลิคอน – 4.8 eV โดยทั่วไปแล้ว ค่าฟังก์ชันการทำงานจะถูกกำหนดโดยการวางแนวผลึกศาสตร์ของหน้าผลึกเดี่ยวที่เกิดการเปล่งอิเล็กตรอน สำหรับระนาบ (110) ของทังสเตน ฟังก์ชันการทำงานคือ 5.3 eV สำหรับระนาบ (111) และ (100) ค่าเหล่านี้คือ 4.4 eV และ 4.6 eV ตามลำดับ

ชั้นบางๆ ที่สะสมอยู่บนพื้นผิวของคริสตัลมีอิทธิพลอย่างมากต่อฟังก์ชันการทำงาน อะตอมหรือโมเลกุลที่สะสมอยู่บนพื้นผิวของคริสตัลมักจะบริจาคอิเล็กตรอนให้หรือรับอิเล็กตรอนจากคริสตัลและกลายเป็นไอออน ในรูป รูปที่ 2 แสดงแผนภาพพลังงานของโลหะและอะตอมที่แยกได้สำหรับกรณีที่ฟังก์ชันการทำงานทางอุณหพลศาสตร์ของอิเล็กตรอนจากโลหะ ว 0มากกว่าพลังงานไอออไนเซชัน อี ไอออนของอะตอมที่สะสมอยู่บนพื้นผิว ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนของอะตอมจะมีพลังที่ดี อุโมงค์เข้าไปในโลหะและลงมาจนถึงระดับแฟร์มี พื้นผิวโลหะที่ปกคลุมไปด้วยอะตอมดังกล่าวจะมีประจุลบและก่อตัวเป็นชั้นไฟฟ้าสองชั้นที่มีไอออนบวก ซึ่งจะลดการทำงานของโลหะลง ในรูป 3, a แสดงคริสตัลทังสเตนที่เคลือบด้วยซีเซียมชั้นเดียว นี่คือสถานการณ์ที่กล่าวถึงข้างต้นเนื่องจากพลังงาน อี ไอออนซีเซียม (3.9 eV) น้อยกว่าฟังก์ชันการทำงานของทังสเตน (4.5 eV) ในการทดลอง ฟังก์ชั่นการทำงานลดลงมากกว่าสามครั้ง สถานการณ์ตรงกันข้ามจะสังเกตได้หากทังสเตนถูกปกคลุมด้วยอะตอมออกซิเจน (รูปที่ 3 b) เนื่องจากพันธะของเวเลนซ์อิเล็กตรอนในออกซิเจนมีความแข็งแรงมากกว่าในทังสเตน เมื่อออกซิเจนถูกดูดซับบนพื้นผิวของทังสเตน จะเกิดชั้นไฟฟ้าสองชั้นขึ้น ซึ่งจะเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของโลหะ กรณีที่พบบ่อยที่สุดคือเมื่ออะตอมที่สะสมบนพื้นผิวไม่ได้ให้อิเล็กตรอนกับโลหะอย่างสมบูรณ์หรือรับอิเล็กตรอนเพิ่มเติมเข้าไป แต่เปลี่ยนรูปเปลือกอิเล็กตรอนของมันเพื่อให้อะตอมที่ถูกดูดซับบนพื้นผิวมีขั้วและกลายเป็นไดโพลไฟฟ้า (รูปที่ . 3ค) ฟังก์ชั่นการทำงานของโลหะลดลง (การวางแนวของไดโพลสอดคล้องกับรูปที่ 3c) หรือเพิ่มขึ้น ขึ้นอยู่กับการวางแนวของไดโพล

2. ปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน

การปล่อยความร้อนเป็นการปล่อยอิเล็กตรอนประเภทหนึ่งจากพื้นผิวของของแข็ง ในกรณีของการปล่อยความร้อน อิทธิพลภายนอกจะสัมพันธ์กับความร้อนของของแข็ง

ปรากฏการณ์ของการปล่อยความร้อนคือการปล่อยอิเล็กตรอนโดยตัวให้ความร้อน (ตัวปล่อย) เข้าไปในสุญญากาศหรือตัวกลางอื่น

ภายใต้สภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ จำนวนอิเล็กตรอน n(อี)โดยมีพลังงานอยู่ในช่วงตั้งแต่ อีก่อน อี+ดี อีถูกกำหนดโดยสถิติของ Fermi-Dirac:

,(1)

ที่ไหน ก(อี)– จำนวนสถานะควอนตัมที่สอดคล้องกับพลังงาน อี; อี เอฟ – พลังงานเฟอร์มี; เค– ค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์; ต– อุณหภูมิสัมบูรณ์

ในรูป รูปที่ 4 แสดงแผนภาพพลังงานของโลหะและเส้นโค้งการกระจายพลังงานของอิเล็กตรอนที่ ต=0 K ที่อุณหภูมิต่ำ ที 1และที่อุณหภูมิสูง ที 2. ที่ 0 K พลังงานของอิเล็กตรอนทั้งหมดจะน้อยกว่าพลังงานเฟอร์มี ไม่มีอิเล็กตรอนตัวใดสามารถออกจากคริสตัลได้และไม่มีการปล่อยความร้อนออกมา เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นด้วยความร้อนที่สามารถออกจากโลหะได้จะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน ในรูป 4 สิ่งนี้แสดงให้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อใด ที=ที 2"ส่วนท้าย" ของเส้นโค้งการกระจายไปเกินระดับศูนย์ของหลุมศักยภาพ สิ่งนี้บ่งบอกถึงการปรากฏตัวของอิเล็กตรอนที่มีพลังงานเกินความสูงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น

สำหรับโลหะ ฟังก์ชันการทำงานคืออิเล็กตรอนโวลต์หลายตัว พลังงาน เค ตแม้ที่อุณหภูมิหลายพันเคลวินก็เป็นเพียงเศษเสี้ยวของอิเล็กตรอนโวลต์ สำหรับโลหะบริสุทธิ์ การปล่อยอิเล็กตรอนอย่างมีนัยสำคัญสามารถรับได้ที่อุณหภูมิประมาณ 2,000 K ตัวอย่างเช่น ในทังสเตนบริสุทธิ์ การปล่อยก๊าซที่สังเกตได้ชัดเจนสามารถรับได้ที่อุณหภูมิ 2,500 K

เพื่อศึกษาการปล่อยความร้อน จำเป็นต้องสร้างสนามไฟฟ้าที่พื้นผิวของวัตถุที่ได้รับความร้อน (แคโทด) เพื่อเร่งอิเล็กตรอนเพื่อกำจัดพวกมัน (ดูด) ออกจากพื้นผิวของตัวปล่อย ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะเริ่มเคลื่อนที่และเกิดกระแสไฟฟ้าซึ่งเรียกว่า เทอร์โมนิก. ในการสังเกตกระแสความร้อนมักจะใช้ไดโอดสุญญากาศ - หลอดอิเล็กตรอนที่มีอิเล็กโทรดสองตัว แคโทดของหลอดไฟเป็นไส้หลอดที่ทำจากโลหะทนไฟ (ทังสเตน โมลิบดีนัม ฯลฯ ) ซึ่งได้รับความร้อนจากกระแสไฟฟ้า ขั้วบวกมักจะมีรูปร่างเป็นทรงกระบอกโลหะล้อมรอบแคโทดที่ให้ความร้อน หากต้องการสังเกตกระแสความร้อน ไดโอดจะต่อเข้ากับวงจรดังแสดงในรูปที่ 1 5. เห็นได้ชัดว่าความแรงของกระแสความร้อนควรเพิ่มขึ้นตามความต่างศักย์ที่เพิ่มขึ้น วีระหว่างแอโนดและแคโทด อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นนี้ไม่เป็นสัดส่วน วี(รูปที่ 6) เมื่อถึงแรงดันไฟฟ้ากระแสความร้อนที่เพิ่มขึ้นจะหยุดลงในทางปฏิบัติ ค่าจำกัดของกระแสความร้อนที่อุณหภูมิแคโทดที่กำหนดเรียกว่ากระแสอิ่มตัว ขนาดของกระแสอิ่มตัวถูกกำหนดโดยจำนวนอิเล็กตรอนความร้อนที่สามารถออกจากพื้นผิวแคโทดต่อหน่วยเวลา ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากการปล่อยความร้อนจากแคโทดจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

3. การพึ่งพากระแสความร้อนกับอุณหภูมิ สูตร ริชาร์ดสัน-เดชแมน

เมื่อคำนวณความหนาแน่นกระแสความร้อน เราจะใช้แบบจำลองก๊าซอิเล็กตรอนและนำไปใช้สถิติของแฟร์มี-ดิรัค เห็นได้ชัดว่าความหนาแน่นกระแสความร้อนถูกกำหนดโดยความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอนใกล้กับพื้นผิวคริสตัล ซึ่งอธิบายไว้ในสูตร (1) ในสูตรนี้ เราจะย้ายจากการกระจายพลังงานของอิเล็กตรอนไปเป็นการกระจายโมเมนตัมของอิเล็กตรอน ในกรณีนี้เราคำนึงว่าค่าที่อนุญาตของเวกเตอร์คลื่นอิเล็กตรอน เค วี เค -space มีการกระจายเท่า ๆ กันดังนั้นสำหรับแต่ละค่า เค คิดเป็นเล่มที่ 8 พี 3 (สำหรับปริมาตรคริสตัลเท่ากับหนึ่ง) เมื่อพิจารณาว่าโมเมนตัมของอิเล็กตรอน พี =ћ เค เราได้รับจำนวนสถานะควอนตัมในองค์ประกอบปริมาตรของปริภูมิโมเมนตัม ดีพีเอ็กซ์ดีพีวายดีพี ซีจะเท่ากัน

(2)

ทั้งสองในตัวเศษของสูตร (2) คำนึงถึงค่าที่เป็นไปได้สองค่าของการหมุนของอิเล็กตรอน

ลองกำหนดทิศทางแกนกัน zระบบพิกัดสี่เหลี่ยมตั้งฉากกับพื้นผิวแคโทด (รูปที่ 7) ให้เราเลือกพื้นที่หน่วยบนพื้นผิวของคริสตัลและสร้างบนนั้นเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนานกับขอบด้านข้างเช่นเดียวกับฐาน วี ซี =พี ซี /ม(ม– มวลอิเล็กตรอนประสิทธิผล) อิเล็กตรอนมีส่วนทำให้ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวของส่วนประกอบ วีซีความเร็วแกน z. การมีส่วนร่วมของความหนาแน่นกระแสจากอิเล็กตรอนหนึ่งตัวมีค่าเท่ากับ

(3)

ที่ไหน จ– ประจุอิเล็กตรอน

จำนวนอิเล็กตรอนที่อยู่ในเส้นขนานซึ่งมีความเร็วอยู่ในช่วงที่พิจารณา:

เพื่อไม่ให้โครงตาข่ายคริสตัลถูกทำลายในระหว่างการปล่อยอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญจะต้องออกจากคริสตัล สำหรับสิ่งนี้ ดังที่สูตร (4) แสดง จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไข ของเธอเอฟ>> เคต. สำหรับอิเล็กตรอนดังกล่าว ความสามัคคีในตัวส่วนของสูตร (4) สามารถละเลยได้ จากนั้นสูตรนี้ก็จะถูกแปลงเป็นรูปแบบ

(5)

ให้เราหาจำนวนอิเล็กตรอนกัน ดีเอ็นเอในขอบเขตที่พิจารณา z-ส่วนประกอบแรงกระตุ้นซึ่งมีอยู่ระหว่าง ร zและ ร ซี +ดีพี ซี. เมื่อต้องการทำเช่นนี้ นิพจน์ก่อนหน้าจะต้องถูกรวมเข้าด้วยกัน ร x และ ร ยตั้งแต่ –∞ ถึง +∞ เมื่อบูรณาการก็ควรคำนึงด้วยว่า

,

และใช้อินทิกรัลของตาราง

,.

เป็นผลให้เราได้รับ

.(6)

ตอนนี้โดยคำนึงถึง (3) ให้เราค้นหาความหนาแน่นของกระแสความร้อนที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กตรอนทั้งหมดของเส้นขนาน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ จะต้องรวมนิพจน์ (6) เข้ากับอิเล็กตรอนทุกตัวที่มีพลังงานจลน์อยู่ที่ระดับแฟร์มี อี ≥อี เอฟ +ว 0มีเพียงอิเล็กตรอนดังกล่าวเท่านั้นที่สามารถออกจากคริสตัลได้ และมีเพียงอิเล็กตรอนเท่านั้นที่มีบทบาทในการคำนวณกระแสความร้อน องค์ประกอบของโมเมนตัมของอิเล็กตรอนดังกล่าวตามแนวแกน ซีจะต้องเป็นไปตามเงื่อนไข

ดังนั้นความหนาแน่นกระแสอิ่มตัว

ดำเนินการบูรณาการกับค่าทั้งหมด ให้เราแนะนำตัวแปรการรวมใหม่

แล้ว พี แซด ดีพี แซด =ไม่เป็นไรและ

.(8)

เป็นผลให้เราได้รับ

,(9)

,(10)

ค่าคงที่อยู่ที่ไหน

.

ความเท่าเทียมกัน (10) เรียกว่าสูตร ริชาร์ดสัน-เดชแมน. ด้วยการวัดความหนาแน่นของกระแสความอิ่มตัวของความร้อน เราสามารถใช้สูตรนี้เพื่อคำนวณค่าคงที่ A และฟังก์ชันการทำงาน W 0 . สำหรับการคำนวณเชิงทดลองให้ใช้สูตร ริชาร์ดสัน-เดชแมนสะดวกในการแสดงในรูปแบบ

ในกรณีนี้ กราฟจะแสดงการขึ้นต่อกัน ฉัน(เจเอส/ที 2)จาก 1 /ตแสดงเป็นเส้นตรง จากจุดตัดของเส้นตรงกับแกนกำหนด ln จะถูกคำนวณ ก และโดยมุมเอียงของเส้นตรงฟังก์ชั่นการทำงานจะถูกกำหนด (รูปที่ 8)

4. ติดต่อความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

ให้เราพิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อตัวนำอิเล็กทรอนิกส์สองตัว เช่น โลหะสองตัว ซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานต่างกันเข้ามาสัมผัสกัน แผนภาพพลังงานของโลหะเหล่านี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 9. เอาล่ะ อีฉ 1และ อีฉ 2คือพลังงานเฟอร์มีของโลหะตัวแรกและตัวที่สองตามลำดับ และ ว 01และ ว 02– หน้าที่การทำงานของพวกเขา ในสถานะแยก โลหะมีระดับสุญญากาศเท่ากัน ดังนั้นจึงมีระดับเฟอร์มีต่างกัน ให้เราถือว่าแน่นอนว่า ว 01< ว 02จากนั้นระดับแฟร์มีของโลหะชิ้นแรกจะสูงกว่าโลหะชิ้นที่สอง (รูปที่ 9 ก) เมื่อโลหะเหล่านี้สัมผัสกันตรงข้ามกับสถานะอิเล็กทรอนิกส์ที่ถูกครอบครองในโลหะ 1 จะมีระดับพลังงานอิสระของโลหะ 2 ดังนั้น เมื่อตัวนำเหล่านี้สัมผัสกัน การไหลของอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจะเกิดขึ้นจากตัวนำ 1 ไปยังตัวนำ 2 ซึ่งนำไปสู่ ความจริงที่ว่าตัวนำตัวแรกที่สูญเสียอิเล็กตรอนกลายเป็นประจุบวก และตัวนำตัวที่สองกำลังได้รับ ลบเพิ่มเติมประจุจะถูกประจุลบ เนื่องจากการชาร์จ ระดับพลังงานทั้งหมดของโลหะ 1 เลื่อนลง และโลหะ 2 เลื่อนขึ้น กระบวนการเปลี่ยนตำแหน่งและกระบวนการเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากตัวนำ 1 ไปยังตัวนำ 2 จะดำเนินต่อไปจนกว่าระดับ Fermi ของตัวนำทั้งสองจะอยู่ในแนวเดียวกัน (รูปที่ 9 b) ดังที่เห็นได้จากรูปนี้ สถานะสมดุลสอดคล้องกับความต่างศักย์ระหว่างระดับศูนย์ของตัวนำ 0 1 และ 0 2:

.(11)

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น วี เค.อาร์.พีเรียกว่า ติดต่อความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น. ดังนั้นความต่างศักย์ไฟฟ้าของการสัมผัสจึงถูกกำหนดโดยความแตกต่างในฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากตัวนำที่สัมผัสกัน ผลลัพธ์ที่ได้ใช้ได้กับวิธีการใดๆ ในการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนระหว่างวัสดุสองชนิด รวมถึงโดยการปล่อยความร้อนในสุญญากาศ ผ่านวงจรภายนอก เป็นต้น ผลลัพธ์ที่คล้ายกันจะเกิดขึ้นเมื่อโลหะสัมผัสกับเซมิคอนดักเตอร์ ความต่างศักย์ไฟฟ้าในการสัมผัสเกิดขึ้นระหว่างโลหะกับสารกึ่งตัวนำ ซึ่งมีลำดับความสำคัญเท่ากันโดยประมาณในกรณีของการสัมผัสระหว่างโลหะสองชนิด (ประมาณ 1 V) ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือ ถ้าในตัวนำ ความต่างศักย์ไฟฟ้าสัมผัสทั้งหมดตกเกือบถึงช่องว่างระหว่างโลหะ จากนั้นเมื่อโลหะสัมผัสกับเซมิคอนดักเตอร์ ความต่างศักย์ไฟฟ้าสัมผัสทั้งหมดตกอยู่ที่เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งมีชั้นขนาดใหญ่เพียงพอ อิเล็กตรอนที่ก่อตัว เสริมสมรรถนะ หรือหมดสิ้นไป หากชั้นนี้หมดอิเล็กตรอน (ในกรณีที่ฟังก์ชันการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n น้อยกว่าฟังก์ชันการทำงานของโลหะ) ดังนั้นชั้นดังกล่าว เรียกว่าการปิดกั้นและการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะมีคุณสมบัติในการยืดผม สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่เกิดจากการสัมผัสของโลหะกับเซมิคอนดักเตอร์นั้นเรียกว่า สิ่งกีดขวางชอตกีและไดโอดที่ทำงานบนพื้นฐานของมัน - ไดโอดชอตกี.

โวลต์-แอมแปร์ลักษณะของแคโทดแบบเทอร์โมนิกที่ความหนาแน่นกระแสการปล่อยก๊าซต่ำ เอฟเฟกต์ชอตกี

หากความต่างศักย์เกิดขึ้นระหว่างแคโทดเทอร์โมนิกและแอโนดของไดโอด (รูปที่ 5) วีเพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไปยังขั้วบวกเฉพาะที่บินออกจากแคโทดด้วยพลังงานจลน์สำรองไม่น้อยกว่าพลังงานของสนามไฟฟ้าสถิตระหว่างขั้วบวกและแคโทดเท่านั้นที่จะสามารถเข้าถึงขั้วบวกได้นั่นคือ -e วี(วี< 0) ในการทำเช่นนี้ พลังงานของพวกมันในแคโทดเทอร์โมนิกจะต้องไม่น้อยไปกว่านี้ W 0 –เอวี. จากนั้นจึงแทนที่ในสูตร ริชาร์ดสัน-เดชแมน (10) ว 0บน W 0 –เอวีเราได้รับนิพจน์ต่อไปนี้สำหรับความหนาแน่นกระแสการปล่อยความร้อน:

,(12)

ที่นี่ เจ ส– ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัว ลองใช้ลอการิทึมของนิพจน์นี้กัน

.(13)

ที่ศักย์ไฟฟ้าบวกที่ขั้วบวก อิเล็กตรอนทุกตัวจะออกจากแคโทดเทอร์โมนิกไปเกาะที่ขั้วบวก ดังนั้นกระแสในวงจรไม่ควรเปลี่ยนแปลงโดยคงไว้เท่ากับกระแสอิ่มตัว ดังนั้น, โวลต์แอมแปร์ลักษณะเฉพาะ (คุณลักษณะแรงดันกระแส) ของแคโทดความร้อนจะมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 1 10 (เส้นโค้ง ก)

คุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสที่คล้ายกันจะสังเกตได้เฉพาะที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาค่อนข้างต่ำและมีศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกสูงที่ขั้วบวก เมื่อประจุในอวกาศอิเล็กตรอนที่มีนัยสำคัญไม่เกิดขึ้นใกล้พื้นผิวเปล่งแสง ลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของแคโทดเทอร์โมนิกโดยคำนึงถึงประจุในพื้นที่ ตามที่กล่าวไว้ในบทที่ 6.

ให้เราสังเกตคุณลักษณะที่สำคัญอีกประการหนึ่งของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาต่ำ สรุปได้ว่าเทอร์โมกระแสถึงความอิ่มตัวที่ วี=0 ใช้ได้เฉพาะในกรณีที่วัสดุแคโทดและแอโนดมีฟังก์ชันการทำงานทางอุณหพลศาสตร์เหมือนกัน หากฟังก์ชันการทำงานของแคโทดและแอโนดไม่เท่ากัน ความต่างศักย์หน้าสัมผัสจะปรากฏขึ้นระหว่างแอโนดและแคโทด ในกรณีนี้ แม้ว่าจะไม่มีสนามไฟฟ้าภายนอกก็ตาม ( วี=0) มีสนามไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและแคโทดเนื่องจากความต่างศักย์หน้าสัมผัส ตัวอย่างเช่น ถ้า ว 0ก< ว 0ก จากนั้นขั้วบวกจะมีประจุลบสัมพันธ์กับแคโทด ในการทำลายความต่างศักย์ไฟฟ้าของหน้าสัมผัส ควรใช้อคติเชิงบวกกับขั้วบวก นั่นเป็นเหตุผล โวลต์แอมแปร์คุณลักษณะของแคโทดร้อนจะเลื่อนตามจำนวนความต่างศักย์หน้าสัมผัสที่มีต่อศักย์ไฟฟ้าเชิงบวก (รูปที่ 10, เส้นโค้ง b) ด้วยความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่าง ว 0กและ ว 0กทิศทางการเลื่อนของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันอยู่ตรงข้าม (เส้นโค้ง c ในรูปที่ 10)

สรุปความเป็นอิสระของความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวที่ วี>0 มีอุดมคติอย่างยิ่ง ในคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสจริงของการปล่อยความร้อน กระแสไฟฟ้าที่ปล่อยความร้อนเพิ่มขึ้นเล็กน้อยจะถูกสังเกตเมื่อเพิ่มขึ้น วีในโหมดความอิ่มตัวซึ่งสัมพันธ์กับ เอฟเฟกต์ชอตกี(รูปที่ 11)

เอฟเฟกต์ชอตกีคือการทำงานของอิเล็กตรอนจากของแข็งที่ลดลงภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าเร่งภายนอก

เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ชอตกี ให้พิจารณาแรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอนใกล้กับพื้นผิวของผลึก ตามกฎของการเหนี่ยวนำไฟฟ้าสถิต ประจุที่พื้นผิวของเครื่องหมายตรงข้ามจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของคริสตัล ซึ่งเป็นตัวกำหนดปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับพื้นผิวของคริสตัล ตามวิธีการของภาพทางไฟฟ้า การกระทำของประจุพื้นผิวจริงบนอิเล็กตรอนจะถูกแทนที่ด้วยการกระทำของประจุที่สมมติขึ้น จุดบวกค่าใช้จ่าย +อีซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวคริสตัลเท่ากับอิเล็กตรอน แต่อยู่ฝั่งตรงข้ามของพื้นผิว (รูปที่ 12) จากนั้นตามกฎของคูลอมบ์ แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุสองจุด

,(14)

ที่นี่ ε โอ– ค่าคงที่ทางไฟฟ้า: เอ็กซ์คือระยะห่างระหว่างอิเล็กตรอนกับพื้นผิวของคริสตัล

พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนในสนามแรงภาพไฟฟ้า หากนับจากระดับสุญญากาศเป็นศูนย์จะเท่ากับ

.(15)

พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนในสนามไฟฟ้าเร่งภายนอก อี

พลังงานศักย์รวมของอิเล็กตรอน

.(17)

การคำนวณแบบกราฟิกของพลังงานทั้งหมดของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้พื้นผิวของคริสตัลจะแสดงในรูปที่ 1 13 ซึ่งแสดงให้เห็นการลดลงของฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากคริสตัลอย่างชัดเจน เส้นโค้งพลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนทั้งหมด (เส้นโค้งทึบในรูปที่ 13) ไปถึงจุดสูงสุดที่จุดนั้น x ม:

.(18)

จุดนี้อยู่ห่างจากพื้นผิว 10 Å ที่ความแรงของสนามภายนอก » 3× 10 6 โวลต์/ซม.

ตรงจุด เอ็กซ์ ม พลังงานศักย์ทั้งหมดเท่ากับการลดลงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น (และดังนั้นฟังก์ชั่นการทำงานที่ลดลง)

.(19)

จากผลของเอฟเฟกต์ชอตกี กระแสเทอร์มอลไดโอดที่แรงดันบวกที่ขั้วบวกจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าขั้วบวกที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบนี้ไม่เพียงแสดงออกมาเมื่ออิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาในสุญญากาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านหน้าสัมผัสของโลหะ-เซมิคอนดักเตอร์หรือฉนวนโลหะด้วย

6. กระแสในสุญญากาศถูกจำกัดด้วยประจุอวกาศ กฎของ "สามวินาที"

ที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยความร้อนสูง ลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันจะได้รับอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญจากประจุลบเชิงปริมาตรที่เกิดขึ้นระหว่างแคโทดและแอโนด ประจุลบจำนวนมากนี้จะป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนที่หลบหนีจากแคโทดไปถึงขั้วบวก ดังนั้นกระแสแอโนดจึงน้อยกว่ากระแสการปล่อยอิเล็กตรอนจากแคโทด เมื่อใช้ศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกกับขั้วบวก สิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นเพิ่มเติมที่แคโทดที่สร้างขึ้นโดยประจุอวกาศจะลดลง และกระแสแอโนดจะเพิ่มขึ้น นี่เป็นภาพเชิงคุณภาพของอิทธิพลของประจุอวกาศที่มีต่อคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของไดโอดความร้อน ปัญหานี้ได้รับการสำรวจตามทฤษฎีโดย Langmuir ในปี 1913

ให้เราคำนวณภายใต้สมมติฐานที่ทำให้ง่ายขึ้นจำนวนหนึ่ง การพึ่งพากระแสไดโอดความร้อนกับความต่างศักย์ภายนอกที่ใช้ระหว่างแอโนดและแคโทด และค้นหาการกระจายตัวของสนาม ศักย์ไฟฟ้า และความเข้มข้นของอิเล็กตรอนระหว่างแอโนดและแคโทด โดยคำนึงถึง ค่าพื้นที่

ข้าว. 14. ไปสู่บทสรุปของกฎ "สามวินาที"

สมมติว่าอิเล็กโทรดไดโอดแบน โดยมีระยะห่างระหว่างขั้วบวกและแคโทดเพียงเล็กน้อย งพวกมันถือได้ว่าใหญ่อย่างไม่สิ้นสุด เราวางจุดกำเนิดของพิกัดไว้บนพื้นผิวของแคโทดและแกน เอ็กซ์ให้เราตั้งฉากกับพื้นผิวนี้ไปทางขั้วบวก (รูปที่ 14) เราจะรักษาอุณหภูมิแคโทดให้คงที่และเท่ากัน ต. ศักย์สนามไฟฟ้าสถิต เจ ซึ่งมีอยู่ในช่องว่างระหว่างแอโนดและแคโทด จะเป็นฟังก์ชันของพิกัดเดียวเท่านั้น เอ็กซ์. เขาจะต้องพอใจ สมการของปัวซอง

,(20)

ที่นี่ ร – ความหนาแน่นประจุปริมาตร n– ความเข้มข้นของอิเล็กตรอน เจ , ร และ nเป็นฟังก์ชันของพิกัด เอ็กซ์.

เมื่อพิจารณาว่าความหนาแน่นกระแสระหว่างแคโทดและแอโนด

และความเร็วของอิเล็กตรอน โวลต์สามารถกำหนดได้จากสมการ

ที่ไหน ม– มวลอิเล็กตรอน สมการ (20) สามารถแปลงเป็นรูปแบบได้

, .(21)

สมการนี้ต้องเสริมด้วยเงื่อนไขขอบเขต

เงื่อนไขขอบเขตเหล่านี้เกิดขึ้นจากข้อเท็จจริงที่ว่าศักย์ไฟฟ้าและความแรงของสนามไฟฟ้าที่พื้นผิวแคโทดจะต้องหายไป การคูณทั้งสองข้างของสมการ (21) ด้วย งเจ /dx, เราได้รับ

.(23)

เมื่อพิจารณาแล้วว่า

(24ก)

และ ,(24ข)

เราเขียน (23) ในรูปแบบ

.(25)

ตอนนี้เราสามารถอินทิเกรตทั้งสองข้างของสมการ (25) ได้แล้ว เอ็กซ์ตั้งแต่ 0 ถึงค่านั้น xซึ่งมีศักยภาพเท่ากัน เจ . จากนั้นเมื่อคำนึงถึงเงื่อนไขขอบเขต (22) ที่เราได้รับ

บูรณาการทั้งสองส่วน (27) ตั้งแต่ เอ็กซ์=0, เจ =0 ถึง เอ็กซ์=1, เจ= วี.เอ, เราได้รับ

.(28)

โดยการยกกำลังสองทั้งสองด้านของความเท่ากัน (28) และแสดงความหนาแน่นกระแส เจจาก กตาม (21) เราได้

.(30)

สูตร (29) เรียกว่า "กฎสามวินาที" ของแลงเมียร์

กฎนี้ใช้ได้กับอิเล็กโทรดที่มีรูปร่างไม่แน่นอน การแสดงออกของสัมประสิทธิ์ตัวเลขขึ้นอยู่กับรูปร่างของอิเล็กโทรด สูตรที่ได้รับข้างต้นทำให้สามารถคำนวณการกระจายตัวของศักย์ ความแรงของสนามไฟฟ้า และความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในช่องว่างระหว่างแคโทดและแอโนดได้ บูรณาการการแสดงออก (26) มีตั้งแต่ เอ็กซ์=0 เป็นค่าเมื่อศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน เจ , นำไปสู่ความสัมพันธ์

เหล่านั้น. ศักย์ไฟฟ้าจะแปรผันตามสัดส่วนระยะห่างจากแคโทด เอ็กซ์ยกกำลัง 4/3 อนุพันธ์ งเจ/ ดีเอ็กซ์แสดงลักษณะความแรงของสนามไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรด ตาม (26) ขนาดของความแรงของสนามไฟฟ้า อี ~เอ็กซ์ 19 . ในที่สุดความเข้มข้นของอิเล็กตรอน

(32)

และตาม (31) n(x)~ (1/x) 2/9 .

การพึ่งพาอาศัยกัน เจ (เอ็กซ์ ), อี(เอ็กซ์) และ n(เอ็กซ์) แสดงไว้ในรูปที่ 15. ถ้า เอ็กซ์→0 ดังนั้นความเข้มข้นจึงมีแนวโน้มเป็นอนันต์ นี่เป็นผลมาจากการละเลยความเร็วความร้อนของอิเล็กตรอนที่แคโทด ในสถานการณ์จริง ในระหว่างการปล่อยความร้อน อิเล็กตรอนจะออกจากแคโทดไม่ใช่ด้วยความเร็วเป็นศูนย์ แต่ด้วยความเร็วการปล่อยจำกัดที่แน่นอน ในกรณีนี้ กระแสแอโนดจะยังคงมีอยู่แม้ว่าจะมีสนามไฟฟ้าย้อนกลับขนาดเล็กอยู่ใกล้แคโทดก็ตาม ดังนั้นความหนาแน่นประจุปริมาตรสามารถเปลี่ยนเป็นค่าที่ศักย์ใกล้แคโทดลดลงเป็นค่าลบ (รูปที่ 16) เมื่อแรงดันแอโนดเพิ่มขึ้น ค่าศักย์ไฟฟ้าต่ำสุดจะลดลงและเข้าใกล้แคโทด (เส้นโค้ง 1 และ 2 ในรูปที่ 16) ที่แรงดันไฟฟ้าสูงเพียงพอที่ขั้วบวก ความต่างศักย์ขั้นต่ำจะรวมเข้ากับแคโทด ความแรงของสนามที่แคโทดจะกลายเป็นศูนย์และการพึ่งพาอาศัยกัน เจ (เอ็กซ์) เข้าใกล้ (29) คำนวณโดยไม่คำนึงถึงความเร็วของอิเล็กตรอนเริ่มต้น (เส้นโค้ง 3 ในรูปที่ 16) ที่แรงดันไฟฟ้าขั้วบวกสูง ประจุในพื้นที่จะละลายเกือบทั้งหมด และความต่างศักย์ระหว่างแคโทดและขั้วบวกจะเปลี่ยนแปลงตามกฎเชิงเส้น (เส้นโค้ง 4 รูปที่ 16)

ดังนั้น การกระจายศักย์ไฟฟ้าในพื้นที่ระหว่างอิเล็กโทรด เมื่อคำนึงถึงความเร็วของอิเล็กตรอนเริ่มต้น จึงแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากการกระจายตัวที่เป็นพื้นฐานของแบบจำลองในอุดมคติเมื่อได้รับกฎ "สามวินาที" สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงและการพึ่งพาความหนาแน่นกระแสแอโนด การคำนวณโดยคำนึงถึงความเร็วของอิเล็กตรอนเริ่มต้นสำหรับกรณีของการกระจายศักย์ดังแสดงในรูปที่ 1 17 และสำหรับอิเล็กโทรดทรงกระบอกให้การพึ่งพากระแสไฟฟ้าที่ปล่อยความร้อนทั้งหมดดังต่อไปนี้ ฉัน (ฉัน=เจเอส, ที่ไหน ส– พื้นที่หน้าตัดของเทอร์โมกระแส):

.(33)

ตัวเลือก x มและ วี มกำหนดโดยประเภทของการพึ่งพา เจ (เอ็กซ์) ความหมายชัดเจนจากรูป 17. พารามิเตอร์ เอ็กซ์ ม เท่ากับระยะห่างจากแคโทดซึ่งศักยภาพถึงค่าต่ำสุด = วี ม. ปัจจัย ค(x ม), ยกเว้น x มขึ้นอยู่กับรัศมีของแคโทดและแอโนด สมการ (33) ใช้ได้กับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันแอโนด เนื่องจาก และ เอ็กซ์ ม และ วี มตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ขึ้นอยู่กับแรงดันแอโนด

ดังนั้น กฎของ "สามวินาที" จึงไม่เป็นสากล แต่จะใช้ได้เฉพาะในช่วงแรงดันและกระแสที่ค่อนข้างแคบเท่านั้น อย่างไรก็ตาม นี่เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความไม่เชิงเส้นของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันเป็นคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดขององค์ประกอบหลายอย่างของวงจรวิทยุและไฟฟ้า รวมถึงองค์ประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โซลิดสเตต

ส่วนที่ 2 งานห้องปฏิบัติการ

7. การตั้งค่าการทดลองเพื่อศึกษาการปล่อยความร้อน

งานในห้องปฏิบัติการครั้งที่ 1 และ 2 ดำเนินการในห้องปฏิบัติการแห่งหนึ่ง ซึ่งดำเนินการบนพื้นฐานของห้องปฏิบัติการสากล แผนภาพการติดตั้งแสดงในรูปที่ 1 18. ส่วนการวัดประกอบด้วยไดโอดสุญญากาศ EL ที่มีแคโทดที่ให้ความร้อนโดยตรงหรือโดยอ้อม แผงด้านหน้าของส่วนการวัดจะแสดงหน้าสัมผัสของไส้หลอด "หลอดไส้", ขั้วบวก "ขั้วบวก" และแคโทด "แคโทด" แหล่งกำเนิดไส้หลอดเป็นแหล่งกระแสตรงที่มีความเสถียรประเภท B5-44A ไอคอน I ในแผนภาพบ่งชี้ว่าแหล่งที่มาทำงานในโหมดป้องกันภาพสั่นไหวในปัจจุบัน ขั้นตอนการทำงานกับแหล่งจ่ายกระแสตรงมีอยู่ในคำอธิบายทางเทคนิคและคู่มือการใช้งานสำหรับอุปกรณ์นี้ คำอธิบายที่คล้ายกันมีให้สำหรับเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ วงจรแอโนดประกอบด้วยแหล่งกำเนิดกระแสตรงที่เสถียร B5-45A และโวลต์มิเตอร์ดิจิตอลสากล B7-21A ซึ่งใช้ในโหมดการวัดกระแสตรงเพื่อวัดกระแสแอโนดของไดโอดความร้อน ในการวัดแรงดันไฟฟ้าของแอโนดและกระแสความร้อนของแคโทด คุณสามารถใช้อุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้ในแหล่งพลังงานหรือเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ RV7-32 เพิ่มเติมเพื่อการวัดแรงดันไฟฟ้าที่แคโทดได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ส่วนการวัดอาจมีไดโอดสุญญากาศที่มีกระแสไส้หลอดแคโทดทำงานต่างกัน ที่กระแสฟิลาเมนต์ที่กำหนด ไดโอดจะทำงานในโหมดจำกัดกระแสแอโนดด้วยประจุอวกาศ โหมดนี้จำเป็นสำหรับการทำงานในห้องปฏิบัติการหมายเลข 1 งานในห้องปฏิบัติการครั้งที่ 2 ดำเนินการที่กระแสไส้หลอดลดลง เมื่ออิทธิพลของประจุในอวกาศไม่มีนัยสำคัญ เมื่อตั้งค่ากระแสไส้หลอดคุณควรระวังเป็นพิเศษเพราะว่า กระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปของไส้หลอดที่สูงกว่าค่าที่กำหนดสำหรับหลอดสุญญากาศที่กำหนดจะทำให้ไส้หลอดแคโทดไหม้และความล้มเหลวของไดโอด ดังนั้นในการเตรียมตัวทำงานควรตรวจสอบกับครูหรือวิศวกรถึงค่ากระแสฟิลาเมนต์ปฏิบัติการของไดโอดที่ใช้ในงานด้วยอย่าลืมจดข้อมูลลงในสมุดงานแล้วนำไปใช้ในการจัดทำรายงาน งานห้องปฏิบัติการ

8. งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 1 ศึกษาอิทธิพลของประจุในอวกาศ โวลต์แอมแปร์ลักษณะกระแสความร้อน

วัตถุประสงค์ของงาน: การศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับการพึ่งพากระแสการปล่อยความร้อนของแรงดันแอโนดการกำหนดเลขชี้กำลังในกฎ "สามวินาที"

โวลต์-แอมแปร์คุณลักษณะของกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากความร้อนอธิบายไว้ตามกฎ "สามวินาที" (ดูส่วนที่ 6) โหมดการทำงานของไดโอดนี้เกิดขึ้นที่กระแสไส้หลอดแคโทดสูงเพียงพอ โดยทั่วไปแล้ว ที่กระแสฟิลาเมนต์ที่กำหนด กระแสสุญญากาศไดโอดจะถูกจำกัดด้วยประจุพื้นที่

การตั้งค่าการทดลองสำหรับการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการนี้มีอธิบายไว้ในนิกาย 7. ในระหว่างการทำงานจำเป็นต้องวัดลักษณะแรงดันไฟฟ้าของไดโอดที่กระแสไฟฟ้าของไส้หลอดที่กำหนด ค่าของสเกลกระแสไฟฟ้าในการทำงานของหลอดสุญญากาศที่ใช้ควรนำมาจากครูหรือวิศวกรและเขียนลงในสมุดงาน

สั่งงาน

1. ทำความคุ้นเคยกับคำอธิบายและขั้นตอนในการใช้งานเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการตั้งค่าการทดลอง ประกอบวงจรตามรูปที่ 18 การติดตั้งสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้หลังจากตรวจสอบความถูกต้องของวงจรที่ประกอบโดยวิศวกรหรืออาจารย์เท่านั้น

2. เปิดแหล่งจ่ายไฟกระแสไส้หลอดแคโทดและตั้งค่ากระแสไส้หลอดที่ต้องการ เนื่องจากเมื่อกระแสไส้หลอดเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิและความต้านทานของไส้หลอดเปลี่ยนแปลง ซึ่งทำให้กระแสไส้หลอดเปลี่ยนแปลง การปรับจึงต้องดำเนินการโดยใช้วิธีการประมาณค่าต่อเนื่องกัน หลังจากเสร็จสิ้นการปรับ คุณต้องรอประมาณ 5 นาทีเพื่อให้กระแสไส้หลอดและอุณหภูมิแคโทดคงที่

3. เชื่อมต่อแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าคงที่เข้ากับวงจรแอโนด และโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่แอโนด ให้วัดคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสทีละจุด ใช้คุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับในช่วง 0...25 V ทุกๆ 0.5...1 V

เอีย(วี.เอ), ที่ไหน เอีย– กระแสแอโนด วี.เอ– แรงดันแอโนด

5. หากช่วงของการเปลี่ยนแปลงแรงดันแอโนดมีค่าน้อย ค่าดังกล่าวก็จะตามมา x ม, ค(เอ็กซ์,เอ็น) และ วี มรวมอยู่ในสูตร (33) สามารถหาค่าคงที่ได้ที่มีขนาดใหญ่ วี.เอขนาด วี มสามารถละเลยได้ เป็นผลให้สูตร (33) ถูกแปลงเป็นรูปแบบ (หลังจากการเปลี่ยนจากความหนาแน่นของเทอร์โมกระแส เจให้เต็มมูลค่า ฉัน)

6. จากสูตร (34) กำหนดค่า กับสำหรับค่าสูงสุดสามค่าของแรงดันแอโนดตามลักษณะแรงดันกระแส คำนวณค่าเฉลี่ยเลขคณิตของค่าที่ได้รับ แทนค่านี้เป็นสูตร (33) ให้กำหนดค่า วี มสำหรับค่าแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำสามค่าที่ขั้วบวกและคำนวณค่าเฉลี่ยเลขคณิต วี ม.

7. การใช้ค่าที่ได้รับ วี ม, พล็อตการพึ่งพาของ ln เอียจาก ln( วี.เอ+|วี ม|) กำหนดระดับการพึ่งพาจากแทนเจนต์ของมุมของกราฟนี้ เอีย(วี+ วี ม). มันควรจะใกล้กับ 1.5

8.จัดทำรายงานการทำงาน.

ข้อกำหนดในการรายงาน

5. ข้อสรุปเกี่ยวกับงาน

คำถามควบคุม

1. ปรากฏการณ์การปล่อยความร้อนเรียกว่าอะไร? กำหนดฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอน ฟังก์ชั่นการทำงานทางอุณหพลศาสตร์และการทำงานภายนอกแตกต่างกันอย่างไร?

2. อธิบายสาเหตุของการเกิดสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบเขตของแข็งสุญญากาศ

3. อธิบายการแผ่รังสีความร้อนของอิเล็กตรอนจากโลหะโดยใช้แผนภาพพลังงานของโลหะและกราฟการกระจายพลังงานของอิเล็กตรอน

4. กระแสความร้อนถูกสังเกตภายใต้สภาวะใด? คุณจะสังเกตกระแสความร้อนได้อย่างไร? กระแสเทอร์มอลไดโอดขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้าที่ใช้อย่างไร

5. ระบุกฎหมาย ริชาร์ดสัน-เดชแมน

6. อธิบายภาพเชิงคุณภาพของอิทธิพลของประจุปริมาตรลบต่อคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันของไดโอดความร้อน กำหนดกฎ "สามวินาที" ของ Langmuir

7. การกระจายตัวของศักย์ ความแรงของสนามไฟฟ้า และความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในช่องว่างระหว่างแคโทดและแอโนดที่กระแสจำกัดด้วยประจุอวกาศมีการกระจายตัวอย่างไร

8. การพึ่งพากระแสการปล่อยความร้อนกับแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วบวกและแคโทดคืออะไรโดยคำนึงถึงประจุอวกาศและความเร็วอิเล็กตรอนเริ่มต้น? อธิบายความหมายของพารามิเตอร์ที่กำหนดการพึ่งพานี้

9. อธิบายการออกแบบการตั้งค่าการทดลองเพื่อศึกษาการปล่อยความร้อน อธิบายวัตถุประสงค์ขององค์ประกอบแต่ละส่วนของวงจร

10. อธิบายวิธีการทดลองหาเลขชี้กำลังตามกฎ "สามวินาที"

9. งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 2 การศึกษาการปล่อยความร้อนที่ความหนาแน่นกระแสการปล่อยก๊าซต่ำ

วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสของไดโอดความร้อนที่กระแสความร้อนแคโทดต่ำ การหาค่าจากผลการทดลองความต่างศักย์สัมผัสระหว่างแคโทดและแอโนด อุณหภูมิแคโทด

ที่ความหนาแน่นกระแสความร้อนต่ำ โวลต์แอมแปร์คุณลักษณะนี้มีลักษณะลักษณะเฉพาะที่มีจุดเปลี่ยนเว้าที่สอดคล้องกับโมดูลัสของความต่างศักย์หน้าสัมผัสระหว่างแคโทดและแอโนด (รูปที่ 10) อุณหภูมิแคโทดสามารถกำหนดได้ดังนี้ ให้เราดำเนินการตามสมการ (12) ซึ่งอธิบายคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสของการแผ่รังสีความร้อนที่ความหนาแน่นกระแสต่ำจากความหนาแน่นของเทอร์โมกระแส เจให้เต็มมูลค่า ฉัน(เจ=ฉัน/ส, ที่ไหน ส– พื้นที่หน้าตัดของเทอร์โมกระแส) แล้วเราก็ได้

ที่ไหน เป็น– กระแสอิ่มตัว

เมื่อหาลอการิทึมของ (35) เราได้

.(36)

เท่าที่สมการ (36) อธิบายลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าในพื้นที่ทางด้านซ้ายของจุดเปลี่ยนเว้า จากนั้นเพื่อหาอุณหภูมิแคโทด จำเป็นต้องใช้จุดสองจุดใดๆ ในบริเวณนี้กับกระแสแอโนด ฉัน 1, ฉัน 2และแรงดันแอโนด คุณ 1, คุณ 2ตามลำดับ จากนั้นตามสมการ (36)

จากที่นี่เราจะได้สูตรการทำงานสำหรับอุณหภูมิแคโทด

.(37)

สั่งงาน

ในการทำงานในห้องปฏิบัติการ คุณต้อง:

1. ทำความคุ้นเคยกับคำอธิบายและขั้นตอนในการใช้งานเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการตั้งค่าการทดลอง ประกอบวงจรตามรูป 18. การติดตั้งสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายได้หลังจากตรวจสอบความถูกต้องของวงจรประกอบโดยวิศวกรหรืออาจารย์เท่านั้น

2. เปิดแหล่งจ่ายไฟกระแสไส้หลอดแคโทดและตั้งค่ากระแสไส้หลอดที่ต้องการ หลังจากตั้งค่ากระแสแล้ว คุณต้องรอประมาณ 5 นาทีเพื่อให้กระแสไส้หลอดและอุณหภูมิแคโทดคงที่

3. เชื่อมต่อแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าคงที่เข้ากับวงจรแอโนด และโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่แอโนด ให้วัดคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสทีละจุด โวลต์-แอมแปร์นำลักษณะเฉพาะในช่วง 0...5 V ทุกๆ 0.05...0.2 V.

4. นำเสนอผลการวัดบนกราฟในพิกัด ln เอีย(วี.เอ), ที่ไหน เอีย– กระแสแอโนด วี.เอ– แรงดันแอโนด เนื่องจากในงานนี้จะมีการกำหนดความต่างศักย์ไฟฟ้าของการสัมผัสแบบกราฟิก จึงควรเลือกสเกลตามแกนนอนเพื่อให้การกำหนดมีความแม่นยำ วี เค.อาร์.พีไม่น้อยกว่า 0.1 V.

5. ใช้จุดเปลี่ยนของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน เพื่อกำหนดความต่างศักย์หน้าสัมผัสระหว่างขั้วบวกและแคโทด

6. หาอุณหภูมิแคโทดสำหรับจุดสามคู่บนส่วนเชิงเส้นเอียงของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันทางด้านซ้ายของจุดเปลี่ยนเว้า ควรคำนวณอุณหภูมิแคโทดโดยใช้สูตร (37) คำนวณอุณหภูมิเฉลี่ยจากข้อมูลเหล่านี้

7.จัดทำรายงานการทำงาน.

ข้อกำหนดในการรายงาน

รายงานนี้จัดทำขึ้นบนกระดาษ A4 มาตรฐานและต้องมี:

1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับทฤษฎี

2. แผนผังการตั้งค่าการทดลองและคำอธิบายโดยย่อ

3. ผลการวัดและการคำนวณ

4. การวิเคราะห์ผลการทดลองที่ได้รับ

5. ข้อสรุปเกี่ยวกับงาน

คำถามควบคุม

1. ระบุประเภทของการปล่อยอิเล็กตรอน อะไรทำให้เกิดการปลดปล่อยอิเล็กตรอนในการปลดปล่อยอิเล็กตรอนแต่ละประเภท?

2. อธิบายปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน กำหนดฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากของแข็ง เราจะอธิบายการมีอยู่ของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบเขตสุญญากาศได้อย่างไร

3. อธิบายการแผ่รังสีความร้อนของอิเล็กตรอนจากโลหะโดยใช้แผนภาพพลังงานของโลหะและกราฟการกระจายพลังงานของอิเล็กตรอน

4. ระบุกฎหมาย ริชาร์ดสัน-เดชแมน. อธิบายความหมายทางกายภาพของปริมาณที่รวมอยู่ในกฎหมายฉบับนี้

5. คุณสมบัติเฉพาะของแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันของแคโทดเทอร์โมนิกที่ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าที่ปล่อยต่ำมีอะไรบ้าง? ความต่างศักย์หน้าสัมผัสระหว่างแคโทดและแอโนดส่งผลกระทบอย่างไร

6. เอฟเฟกต์ชอตกีคืออะไร? เอฟเฟกต์นี้อธิบายได้อย่างไร?

7. อธิบายการลดลงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นสำหรับอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า

8. อุณหภูมิแคโทดจะถูกกำหนดในห้องปฏิบัติการนี้อย่างไร?

9. อธิบายวิธีการหาความต่างศักย์หน้าสัมผัสในงานนี้

10. อธิบายแผนภาพและวัตถุประสงค์ขององค์ประกอบแต่ละส่วนของการจัดห้องปฏิบัติการ

การนำอิเล็กตรอนจะไม่หลุดออกจากโลหะในปริมาณที่เห็นได้เอง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโลหะเป็นตัวแทนของรูที่มีศักยภาพสำหรับพวกมัน เฉพาะอิเล็กตรอนที่มีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นผิวเท่านั้นที่สามารถออกจากโลหะได้ แรงที่ทำให้เกิดบาเรียนี้มีต้นกำเนิดดังต่อไปนี้ การกำจัดอิเล็กตรอนแบบสุ่มออกจากชั้นนอกของไอออนบวกของโครงตาข่ายส่งผลให้เกิดประจุบวกส่วนเกินในบริเวณที่อิเล็กตรอนออกไป

อันตรกิริยาของคูลอมบ์กับประจุนี้บังคับให้อิเล็กตรอนซึ่งมีความเร็วไม่สูงมากต้องถอยกลับ ดังนั้นอิเล็กตรอนแต่ละตัวจะออกจากพื้นผิวของโลหะอย่างต่อเนื่อง เคลื่อนตัวออกจากมันเป็นระยะทางระหว่างอะตอมหลายระยะ แล้วจึงหันกลับ เป็นผลให้โลหะถูกล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอนบาง ๆ เมฆนี้เมื่อรวมกับชั้นนอกของไอออนจะก่อตัวเป็นชั้นไฟฟ้าสองชั้น (รูปที่ 60.1 วงกลม - ไอออน จุดสีดำ - อิเล็กตรอน) แรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอนในชั้นดังกล่าวจะพุ่งเข้าสู่โลหะ

งานที่ทำเพื่อต่อต้านแรงเหล่านี้เมื่อถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากโลหะออกไปด้านนอกจะเพิ่มพลังงานศักย์ของอิเล็กตรอน

ดังนั้นพลังงานศักย์ของเวเลนซ์อิเล็กตรอนภายในโลหะจึงน้อยกว่าภายนอกโลหะด้วยจำนวนที่เท่ากับความลึกของหลุมศักย์ (รูปที่ 60.2) การเปลี่ยนแปลงพลังงานเกิดขึ้นตามความยาวของลำดับระหว่างอะตอมหลายระยะ ดังนั้นผนังของบ่อน้ำจึงสามารถพิจารณาเป็นแนวตั้งได้

พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนและศักย์ของจุดที่อิเล็กตรอนตั้งอยู่นั้นมีสัญญาณตรงกันข้าม ตามมาว่าศักยภาพภายในโลหะนั้นมากกว่าศักยภาพในบริเวณใกล้เคียงกับพื้นผิว (เราจะพูดว่า "บนพื้นผิว" เพื่อความกะทัดรัด) ด้วยจำนวน

การให้ประจุบวกแก่โลหะมากเกินไปจะเพิ่มศักยภาพทั้งบนพื้นผิวและภายในโลหะ พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนจะลดลงตามไปด้วย (รูปที่ 60.3, a)

ให้เราระลึกว่าค่าของศักย์และพลังงานศักย์ที่อนันต์นั้นถือเป็นจุดอ้างอิง ข้อความประจุลบจะลดศักยภาพทั้งภายในและภายนอกโลหะ ดังนั้นพลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนจึงเพิ่มขึ้น (รูปที่ 60.3, b)

พลังงานทั้งหมดของอิเล็กตรอนในโลหะประกอบด้วยพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ ใน§ 51 พบว่าที่ศูนย์สัมบูรณ์ค่าของพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนการนำไฟฟ้าอยู่ในช่วงตั้งแต่ศูนย์ถึงพลังงาน Emax ซึ่งตรงกับระดับเฟอร์มี ในรูป ตามมาตรา 60.4 ระดับพลังงานของแถบการนำไฟฟ้าจะถูกจารึกไว้ในหลุมศักย์ (เส้นประแสดงระดับที่ว่าง) ในการที่จะเอาออกจากโลหะนั้น อิเล็กตรอนคนละตัวกันจะต้องได้รับพลังงานต่างกัน

ดังนั้น อิเล็กตรอนที่อยู่ระดับต่ำสุดของแถบการนำไฟฟ้าจะต้องได้รับพลังงาน สำหรับอิเล็กตรอนที่อยู่ที่ระดับเฟอร์มี พลังงานก็เพียงพอแล้ว

พลังงานขั้นต่ำที่ต้องจ่ายให้กับอิเล็กตรอนเพื่อเอาออกจากของแข็งหรือของเหลวไปในสุญญากาศเรียกว่าฟังก์ชันการทำงาน ฟังก์ชั่นการทำงานมักจะแสดงโดยที่ Ф คือปริมาณที่เรียกว่าศักย์ไฟฟ้าเอาท์พุต

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากโลหะจะถูกกำหนดโดยการแสดงออก

เราได้รับนิพจน์นี้ภายใต้สมมติฐานที่ว่าอุณหภูมิของโลหะคือ 0 K ที่อุณหภูมิอื่น ฟังก์ชั่นการทำงานจะถูกกำหนดด้วยเนื่องจากความแตกต่างระหว่างความลึกของหลุมศักย์ไฟฟ้าและระดับเฟอร์มี กล่าวคือ คำจำกัดความ (60.1) จะถูกขยายเป็นค่าใดๆ อุณหภูมิ. คำจำกัดความเดียวกันนี้ใช้กับเซมิคอนดักเตอร์

ระดับเฟอร์มีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (ดูสูตร (52.10)) นอกจากนี้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงระยะทางเฉลี่ยระหว่างอะตอมเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนความลึกของหลุมศักย์จึงเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าฟังก์ชั่นการทำงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเล็กน้อย

ฟังก์ชั่นการทำงานมีความอ่อนไหวต่อสถานะของพื้นผิวโลหะมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งความสะอาด เมื่อเลือกการเคลือบพื้นผิวที่เหมาะสม ฟังก์ชั่นการทำงานจะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น การใช้ชั้นของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธออกไซด์ (Ca, Sr, Ba) กับพื้นผิวของทังสเตนจะช่วยลดฟังก์ชันการทำงานจาก 4.5 eV (สำหรับ W บริสุทธิ์) เหลือ 1.5-2

ฟิสิกส์

กฎการอนุรักษ์ประจุ กฎของคูลอมบ์ ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของสาร

กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า ระบุว่าผลรวมพีชคณิตของประจุในระบบปิดด้วยไฟฟ้าจะถูกอนุรักษ์ไว้

กฎการอนุรักษ์ประจุในรูปแบบอินทิกรัล:

ในที่นี้ Ω คือขอบเขตใดๆ ก็ตามในปริภูมิสามมิติ คือขอบเขตของขอบเขตนี้ ρ คือความหนาแน่นประจุ และคือความหนาแน่นกระแส (ความหนาแน่นฟลักซ์ของประจุไฟฟ้า) ที่ข้ามขอบเขต

กฎการอนุรักษ์ประจุในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล:

กฎการอนุรักษ์ประจุในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:

กฎของเคอร์ชอฟเกี่ยวกับกระแสเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ประจุโดยตรง การรวมกันของตัวนำและส่วนประกอบวิทยุอิเล็กทรอนิกส์ถูกนำเสนอเป็นระบบเปิด การไหลเข้าของประจุทั้งหมดเข้าสู่ระบบที่กำหนดจะเท่ากับเอาต์พุตรวมของประจุจากระบบ กฎของเคอร์ชอฟถือว่าระบบอิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงประจุทั้งหมดได้อย่างมีนัยสำคัญ

กฎของคูลอมบ์ โมดูลัสของแรงอันตรกิริยาระหว่างประจุสองจุดในสุญญากาศจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของโมดูลัสของประจุเหล่านี้ และเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างประจุเหล่านั้น แรงที่ประจุ 1 กระทำต่อประจุ 2 อยู่ที่ไหน q1,q2 - ขนาดของประจุ; - เวกเตอร์รัศมี (เวกเตอร์กำกับจากประจุ 1 ถึงประจุ 2 และเท่ากับค่าสัมบูรณ์ถึงระยะห่างระหว่างประจุ - r12) k - สัมประสิทธิ์สัดส่วน ดังนั้น กฎหมายจึงระบุว่าประจุที่เหมือนกันจะผลักกัน (และประจุที่ต่างกันจะดึงดูด)

ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของสาร ปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของโมดูลัสของความแรงของสนามไฟฟ้าภายนอกในสุญญากาศต่อโมดูลัสของความแรงของสนามทั้งหมดในอิเล็กทริกที่เป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่าค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของสาร

สนามไฟฟ้า. ความแรงของสนามไฟฟ้า วิธีการซ้อนสนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้า - หนึ่งในองค์ประกอบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สสารชนิดพิเศษที่มีอยู่รอบๆ วัตถุหรืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า รวมทั้งอยู่ในรูปแบบอิสระเมื่อสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง (เช่น ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) สนามไฟฟ้าไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แต่สามารถสังเกตได้เนื่องจากมีผลกระทบอย่างแรงต่อวัตถุที่มีประจุ

ความแรงของสนามไฟฟ้า - ปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ที่แสดงลักษณะของสนามไฟฟ้า ณ จุดที่กำหนดและเป็นตัวเลขเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อประจุทดสอบที่วาง ณ จุดที่กำหนดในสนามต่อค่าของประจุนี้ q: .

วิธีการซ้อนสนามไฟฟ้า หากสนามไม่ได้ก่อตัวขึ้นจากประจุเดียว แต่เกิดจากหลาย ๆ แรงที่กระทำต่อประจุทดสอบจะรวมกันตามกฎของการบวกเวกเตอร์ ดังนั้นความแรงของระบบประจุ ณ จุดที่กำหนด สนามไฟฟ้า จะเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของความแรงของสนามจากแต่ละประจุแยกกัน

การไหลของเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า อคติทางไฟฟ้า ทฤษฎีบทออสโตรกราดสกี-เกาส์

ความแรงของสนามไฟฟ้าผ่านพื้นผิวที่กำหนด

ผลรวมของการไหลผ่านทุกพื้นที่ที่มีการแบ่งพื้นผิว

อคติทางไฟฟ้า เนื่องจากความสามารถในการโพลาไรซ์ที่แตกต่างกันของไดอิเล็กตริกที่แตกต่างกัน ความแรงของสนามแม่เหล็กในนั้นจะแตกต่างกัน ดังนั้นจำนวนสายไฟในแต่ละอิเล็กทริกจึงแตกต่างกันเช่นกัน

เส้นบางเส้นที่เล็ดลอดออกมาจากประจุที่ล้อมรอบด้วยพื้นผิวปิดจะสิ้นสุดที่ส่วนต่อประสานไดอิเล็กทริกและจะไม่ทะลุผ่านพื้นผิวนี้ ความยากลำบากนี้สามารถกำจัดได้โดยการพิจารณาคุณลักษณะทางกายภาพใหม่ของสนาม - เวกเตอร์การกระจัดทางไฟฟ้า

เวกเตอร์มีทิศทางเดียวกับ แนวคิดของเส้นเวกเตอร์และฟลักซ์การกระจัดนั้นคล้ายคลึงกับแนวคิดของเส้นสนามและฟลักซ์แรงดึง dN0= DdScos(α)

สูตรออสโตรกราดสกี้ - สูตรที่แสดงการไหลของสนามเวกเตอร์ผ่านพื้นผิวปิดโดยอินทิกรัลของความแตกต่าง (ระยะห่างของการไหลเข้าและออก) ของสนามนี้เหนือปริมาตรที่จำกัดโดยพื้นผิวนี้: นั่นคือ อินทิกรัลของไดเวอร์เจนซ์ของสนามเวกเตอร์ที่ขยายออกไปเหนือปริมาตรหนึ่ง T เท่ากับฟลักซ์ของเวกเตอร์ผ่านพื้นผิว S ที่ล้อมรอบปริมาตรนี้

การประยุกต์ทฤษฎีบทของเกาส์กับการคำนวณสนามไฟฟ้าบางสนามในสุญญากาศ

ก) สนามของเธรดที่ยาวไม่สิ้นสุด

โมดูลัสของความแรงของสนามที่สร้างขึ้นโดยเกลียวยาวที่มีประจุสม่ำเสมอที่ระยะ R จากนั้น

b) สนามของระนาบอนันต์ที่มีประจุสม่ำเสมอ

ให้ σ เป็นความหนาแน่นประจุที่พื้นผิวบนระนาบ

c) สนามของระนาบสองระนาบที่มีประจุเท่ากันซึ่งมีประจุเท่ากัน

d) สนามของพื้นผิวทรงกลมที่มีประจุสม่ำเสมอ

ศักย์สนามไฟฟ้า ลักษณะศักย์ของสนามไฟฟ้า

ศักย์ไฟฟ้า (ดูศักยภาพของคูลอมบ์ด้วย) - ลักษณะเฉพาะของพลังงานสเกลาร์ของสนามไฟฟ้าสถิต ซึ่งแสดงลักษณะเฉพาะของพลังงานศักย์ของสนามซึ่งมีประจุต่อหน่วยวางอยู่ที่จุดที่กำหนดในสนาม ศักย์ไฟฟ้าสถิตเท่ากับอัตราส่วนของพลังงานศักย์ของอันตรกิริยาระหว่างประจุกับสนามต่อขนาดของประจุนี้: J/C

ลักษณะศักย์ของสนามไฟฟ้า

ปฏิกิริยาระหว่างประจุที่อยู่นิ่งนั้นดำเนินการผ่านสนามไฟฟ้าสถิต: ไม่ใช่ประจุที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบ แต่ประจุหนึ่ง ณ ตำแหน่งนั้นจะมีปฏิกิริยากับสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุอื่น นี่คือแนวคิดของการกระทำระยะสั้น - แนวคิดในการถ่ายทอดปฏิสัมพันธ์ผ่านสภาพแวดล้อมทางวัตถุผ่านสนาม

งานเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายประจุในสนามไฟฟ้า ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

ปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของพลังงานศักย์ของประจุไฟฟ้าในสนามไฟฟ้าสถิตต่อขนาดของประจุนี้เรียกว่า ศักยภาพ

เมื่อประจุทดสอบ q เคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า แรงไฟฟ้าจะเกิดขึ้น งาน . งานสำหรับการกระจัดเล็กนี้มีค่าเท่ากับ

ความแรงของสนามไฟฟ้าในฐานะความชันศักย์ พื้นผิวที่มีศักย์เท่ากัน

การไล่ระดับสีที่มีศักยภาพ เท่ากับการเพิ่มขึ้นที่เป็นไปได้ต่อความยาวหน่วย และนำไปในทิศทางที่การเพิ่มขึ้นนี้มีค่ามากที่สุด

พื้นผิวที่มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน คือพื้นผิวที่ศักย์สเกลาร์ของสนามศักย์ที่กำหนดรับค่าคงที่ คำจำกัดความที่เทียบเท่าอีกประการหนึ่งคือพื้นผิวที่ตั้งฉากกับเส้นสนามที่จุดใดก็ได้

ไดโพลในสนามไฟฟ้า โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า

สนามเครื่องแบบ

แรงบิดรวมจะเท่ากับ

สนามภายนอกที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

และนี่คือแรงบิดที่เกิดขึ้นโดยหมุนไดโพลไปตามสนาม (รูปที่ 4) แต่ในกรณีนี้ ประจุจะถูกกระทำโดยแรงที่มีขนาดไม่เท่ากัน ซึ่งผลลัพธ์ที่ได้คือไม่เป็นศูนย์ ดังนั้นไดโพลก็จะเคลื่อนที่แบบแปลนโดยถูกดึงเข้าสู่บริเวณของสนามที่แข็งแกร่งกว่า

โมเมนต์ไดโพลไฟฟ้า

ประเภทของอิเล็กทริก โพลาไรเซชันของไดอิเล็กทริก

อิเล็กทริกที่ไม่มีขั้ว- สารที่มีโมเลกุลซึ่งมีพันธะโควาเลนต์เป็นส่วนใหญ่

อิเล็กทริกขั้วโลก- สารที่มีโมเลกุลหรือหมู่ไดโพลหรือมีไอออนอยู่ในโครงสร้าง

เฟอร์โรอิเล็กทริก- สารที่มีบริเวณที่มีโพลาไรเซชันตามธรรมชาติ

โพลาไรเซชันของไดอิเล็กทริก - การกระจัดของประจุไฟฟ้าบวกและลบในไดอิเล็กทริกในทิศทางตรงกันข้าม

สนามไฟฟ้าในอิเล็กทริก เวกเตอร์โพลาไรซ์ สมการสนามในอิเล็กทริก

ในอิเล็กทริกมีอยู่ สนามไฟฟ้า ไม่รบกวนความสมดุลของประจุ แรงที่กระทำต่อประจุในไดอิเล็กทริกจากสนามไฟฟ้าจะถูกสมดุลโดยแรงภายในโมเลกุลที่ยึดประจุไว้ภายในโมเลกุลไดอิเล็กทริก ดังนั้นประจุจึงสมดุลได้ในอิเล็กทริก แม้ว่าจะมีสนามไฟฟ้าอยู่ก็ตาม

เวกเตอร์โพลาไรเซชันไฟฟ้า คือโมเมนต์ไดโพลต่อหน่วยปริมาตรของอิเล็กทริก

สมการสนามในอิเล็กทริก

โดยที่ r คือความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าทั้งหมด

ความไวต่ออิเล็กทริกของสาร ความสัมพันธ์กับค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวกลาง

ความไวต่ออิเล็กทริกของสาร - ปริมาณทางกายภาพซึ่งเป็นการวัดความสามารถของสารในการโพลาไรซ์ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ความไวต่อไดอิเล็กทริก χe คือสัมประสิทธิ์การมีเพศสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างโพลาไรเซชันของอิเล็กทริก P และสนามไฟฟ้าภายนอก E ในสนามขนาดเล็กเพียงพอ: ในระบบ SI: โดยที่ ε0 คือค่าคงที่ทางไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ ε0χe เรียกว่าความไวต่ออิเล็กทริกสัมบูรณ์ในระบบ SI

เฟอร์โรอิเล็กทริกส์ คุณสมบัติของพวกเขา เอฟเฟกต์เพียโซ

เฟอร์โรอิเล็กทริก, อิเล็กทริกผลึกที่มีโพลาไรเซชันที่เกิดขึ้นเอง (เกิดขึ้นเอง) ในช่วงอุณหภูมิที่แน่นอนซึ่งเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญภายใต้อิทธิพลของอิทธิพลภายนอก

เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก - ผลกระทบของโพลาไรซ์อิเล็กทริกภายใต้อิทธิพลของความเค้นเชิงกล

ตัวนำไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า การกระจายประจุในตัวนำ

Ε = รายได้ - รายได้ = 0

ขอแนะนำแผ่นตัวนำเข้าไปในสนามไฟฟ้า เรียกสนามนี้ว่าภายนอก .

เป็นผลให้พื้นผิวด้านซ้ายจะมีประจุลบ และพื้นผิวด้านขวาจะมีประจุบวก ระหว่างประจุเหล่านี้ จะมีสนามไฟฟ้าเกิดขึ้นเอง ซึ่งเราจะเรียกว่าภายใน ภายในจานจะมีสนามไฟฟ้าสองสนามพร้อมกัน - ภายนอกและภายในซึ่งมีทิศทางตรงกันข้าม

ความจุไฟฟ้าของตัวนำ ตัวเก็บประจุ การเชื่อมต่อของตัวเก็บประจุ

ความจุไฟฟ้า - ปริมาณทางกายภาพเป็นตัวเลขเท่ากับปริมาณประจุที่ต้องจ่ายให้กับตัวนำที่กำหนดเพื่อเพิ่มศักยภาพของมันทีละหนึ่ง

ตัวเก็บประจุ - อุปกรณ์สำหรับสะสมประจุและพลังงานของสนามไฟฟ้า

เชื่อมต่อแบบขนาน

เชื่อมต่อซีรีย์แล้ว

พลังงานของตัวนำที่มีประจุ ตัวเก็บประจุ พลังงานสนามไฟฟ้า ความหนาแน่นพลังงานเชิงปริมาตรของสนามไฟฟ้า

พลังงานของตัวนำที่มีประจุ เท่ากับงานที่ต้องทำเพื่อชาร์จตัวนำนี้:

พลังงานของตัวเก็บประจุที่มีประจุ

พลังงานสนามไฟฟ้าสถิต

ความหนาแน่นพลังงานเชิงปริมาตรของสนามไฟฟ้าสถิต

16. ความแรงและความหนาแน่นของสนามไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้า. แรงดันไฟฟ้า.

ความแข็งแกร่งในปัจจุบัน - ปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ที่กำหนดโดยอัตราส่วนของประจุ Δq ที่ผ่านหน้าตัดของตัวนำในช่วงเวลาหนึ่ง Δt ถึงช่วงเวลานี้

ความหนาแน่นกระแสเจ คือปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ โมดูลัสของเวกเตอร์ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของกระแส I ในตัวนำต่อพื้นที่หน้าตัด S ของตัวนำ

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) - ปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะการทำงานของกองกำลังบุคคลที่สาม (ไม่มีศักยภาพ) ในแหล่งกำเนิดกระแสตรงหรือกระแสสลับ ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด EMF จะเท่ากับการทำงานของแรงเหล่านี้ในการเคลื่อนย้ายประจุบวกหนึ่งประจุไปตามวงจร

แรงดันไฟฟ้า - ปริมาณทางกายภาพที่มีค่าเท่ากับอัตราส่วนของการทำงานของสนามไฟฟ้าที่ทำเมื่อถ่ายโอนประจุไฟฟ้าทดสอบจากจุด A ไปยังจุด B ไปยังค่าของประจุทดสอบ

17. กฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของห่วงโซ่ กฎของโอห์มสำหรับพื้นที่ที่ไม่เหมือนกันในรูปแบบอินทิกรัล กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์

ความแรงของกระแส I ในตัวนำโลหะที่เป็นเนื้อเดียวกัน เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า U ที่ปลายตัวนำนี้ และแปรผกผันกับความต้านทาน R ของตัวนำนี้

กฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจรในรูปแบบอินทิกรัล IR = (φ1 - φ2) + E12

กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์ :

18. รูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลของกฎของโอห์ม

ความหนาแน่นกระแส j, σ - ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของสารที่ใช้สร้างตัวนำ Est-field ของแรงภายนอก

19. กฎหมายจูล-เลนซ์ในรูปแบบอินทิกรัลและดิฟเฟอเรนเชียล

ในรูปแบบที่แตกต่าง:

ความหนาแน่นของพลังงานความร้อน -

ในรูปแบบอินทิกรัล:

20. องค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้น วิธีการคำนวณที่มีองค์ประกอบไม่เชิงเส้น กฎของเคอร์ชอฟฟ์

ไม่เชิงเส้น เรียกว่าวงจรไฟฟ้าซึ่งปฏิกิริยาและผลกระทบสัมพันธ์กันแบบไม่เชิงเส้น

วิธีการวนซ้ำอย่างง่าย

1. สมการไม่เชิงเส้นดั้งเดิมของวงจรไฟฟ้าซึ่งเป็นตัวแปรที่ต้องการแสดงอยู่ในรูปแบบ .

2. การคำนวณดำเนินการตามอัลกอริทึม ที่ไหน

ขั้นตอนการวนซ้ำ การพึ่งพาเชิงเส้น

นี่คือข้อผิดพลาดที่ระบุ

กฎข้อแรกของ Kirchhoff:

ผลรวมพีชคณิตของจุดแข็งปัจจุบันที่มาบรรจบกันที่โหนดจะเท่ากับศูนย์

กฎข้อที่สองของ Kirchhoff:

ในวงจรปิดธรรมดาใด ๆ ที่เลือกโดยพลการในวงจรไฟฟ้าแบบแยกผลรวมเชิงพีชคณิตของผลิตภัณฑ์ของจุดแข็งของกระแสและความต้านทานของส่วนที่เกี่ยวข้องจะเท่ากับผลรวมพีชคณิตของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่มีอยู่ในวงจร

21. กระแสไฟฟ้าในสุญญากาศ ปรากฏการณ์การปล่อยก๊าซและการประยุกต์ทางเทคนิค

สุญญากาศคือสถานะของก๊าซในภาชนะที่โมเลกุลลอยจากผนังด้านหนึ่งของถังไปยังอีกผนังหนึ่งโดยไม่เคยชนกัน

ฉนวนสุญญากาศกระแสไฟฟ้าในนั้นสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการนำเข้าอนุภาคที่มีประจุเทียมเพื่อจุดประสงค์นี้จะใช้การปล่อย (การปล่อย) อิเล็กตรอนจากสาร การปล่อยความร้อนเกิดขึ้นในหลอดสุญญากาศที่มีแคโทดที่ให้ความร้อน และการปล่อยโฟโตอิเล็กตรอนเกิดขึ้นในโฟโตไดโอด

การปล่อยความร้อน คือการปล่อยอิเล็กตรอนโดยโลหะที่ให้ความร้อน ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะค่อนข้างสูง ดังนั้นแม้ที่อุณหภูมิเฉลี่ย เนื่องจากการกระจายตัวของความเร็วของอิเล็กตรอน (พลังงาน) อิเล็กตรอนบางตัวจึงมีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบเขตของโลหะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอน พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนซึ่งมากกว่าฟังก์ชันการทำงานจะเพิ่มขึ้น และปรากฏการณ์การปล่อยความร้อนจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน

ปรากฏการณ์การปล่อยความร้อนถูกใช้ในอุปกรณ์ที่จำเป็นต้องได้รับการไหลของอิเล็กตรอนในสุญญากาศ เช่น ในหลอดสุญญากาศ หลอดเอ็กซ์เรย์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เป็นต้น หลอดอิเล็กตรอนมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในงานวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยุ , ระบบอัตโนมัติและเทเลเมคานิกส์สำหรับแก้ไขกระแสสลับ, ขยายสัญญาณไฟฟ้าและกระแสสลับ, สร้างการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ อิเล็กโทรดควบคุมเพิ่มเติมจะถูกนำมาใช้ในหลอดไฟ

การปล่อยโฟโตอิเล็กตรอน คือการปล่อยอิเล็กตรอนออกจากโลหะภายใต้อิทธิพลของแสง เช่นเดียวกับการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นสั้น (เช่น รังสีเอกซ์) หลักการสำคัญของปรากฏการณ์นี้จะได้รับการพิจารณาเมื่อพิจารณาถึงเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริค

การปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ - คือการปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะ สารกึ่งตัวนำ หรือไดอิเล็กทริก เมื่อถูกยิงด้วยลำอิเล็กตรอน การไหลของอิเล็กตรอนทุติยภูมิประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่สะท้อนจากพื้นผิว (อิเล็กตรอนที่สะท้อนอย่างยืดหยุ่นและยืดหยุ่น) และอิเล็กตรอนทุติยภูมิ "จริง" - อิเล็กตรอนที่ถูกกระแทกออกจากโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ หรืออิเล็กทริกโดยอิเล็กตรอนปฐมภูมิ

ปรากฏการณ์การปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิถูกนำมาใช้ในหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์

การปล่อยมลพิษของยานพาหนะ คือการปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิวโลหะภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าภายนอกที่รุนแรง ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถสังเกตได้ในท่ออพยพ

22. กระแสในก๊าซ การนำก๊าซที่เป็นอิสระและไม่เป็นอิสระ CVC ของกระแสในก๊าซ ประเภทของการปล่อยและการใช้งานทางเทคนิค

ภายใต้สภาวะปกติ ก๊าซจะมีสภาพเป็นไดอิเล็กทริกเพราะว่า ประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลาง และมีจำนวนประจุอิสระไม่เพียงพอ ในการสร้างก๊าซเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า คุณต้องแนะนำหรือสร้างพาหะประจุฟรี - อนุภาคที่มีประจุ - เข้าไปในแก๊สไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง ในกรณีนี้ เป็นไปได้สองกรณี: อนุภาคที่มีประจุเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยการกระทำของปัจจัยภายนอกบางอย่างหรือนำเข้าไปในก๊าซจากภายนอก หรือถูกสร้างขึ้นในก๊าซโดยการกระทำของสนามไฟฟ้าที่มีอยู่ระหว่างอิเล็กโทรด . ในกรณีแรกค่าการนำไฟฟ้าของก๊าซเรียกว่าไม่เป็นอิสระในกรณีที่สอง - เป็นอิสระ

ลักษณะแรงดันกระแส (ลักษณะโวลต์-แอมแปร์ ) - กราฟของการพึ่งพากระแสผ่านเครือข่ายสองเทอร์มินัลบนแรงดันไฟฟ้าบนเครือข่ายสองเทอร์มินัลนี้ คุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันอธิบายพฤติกรรมของวงจรสองขั้วที่กระแสตรง

ปล่อยเรืองแสง สังเกตได้ที่ความดันก๊าซต่ำ ใช้สำหรับสปัตเตอร์แคโทดของโลหะ

ปล่อยประกายไฟ มักพบเห็นในธรรมชาติคือฟ้าผ่า หลักการทำงานของสปาร์คโวลต์มิเตอร์คืออุปกรณ์สำหรับวัดแรงดันไฟฟ้าที่สูงมาก

การปลดปล่อยส่วนโค้ง สามารถสังเกตได้ภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้: หากหลังจากจุดประกายการปล่อยประกายไฟแล้ว ความต้านทานของวงจรลดลงเรื่อย ๆ ความแรงของกระแสในประกายไฟจะเพิ่มขึ้น อาร์คไฟฟ้าเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ทรงพลัง และใช้กันอย่างแพร่หลายในการฉายภาพ ฟลัดไลท์ และการติดตั้งระบบไฟส่องสว่างอื่นๆ เนื่องจากอุณหภูมิสูง อาร์คจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเชื่อมและตัดโลหะ อุณหภูมิส่วนโค้งที่สูงยังใช้ในการสร้างเตาอาร์กไฟฟ้า ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการโลหะวิทยาไฟฟ้าสมัยใหม่

การปล่อยโคโรนา สังเกตได้ที่ความดันก๊าซที่ค่อนข้างสูง (เช่น ที่ความดันบรรยากาศ) ในสนามไฟฟ้าที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างมาก ใช้ในเทคโนโลยีสำหรับการติดตั้งเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อกรองก๊าซอุตสาหกรรมจากสิ่งเจือปนที่เป็นของแข็งและของเหลว

23. สนามแม่เหล็ก. การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กของกระแส

สนามแม่เหล็ก - สนามแรงที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าที่กำลังเคลื่อนที่และบนวัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก โดยไม่คำนึงถึงสถานะของการเคลื่อนที่ ซึ่งเป็นส่วนประกอบแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก - ปริมาณเวกเตอร์ที่เป็นลักษณะแรงของสนามแม่เหล็ก (การกระทำของมันกับอนุภาคที่มีประจุ) ณ จุดที่กำหนดในอวกาศ กำหนดแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว

ปฏิสัมพันธ์ของกระแส มีสาเหตุมาจากสนามแม่เหล็ก: สนามแม่เหล็กของกระแสหนึ่งทำหน้าที่เป็นแรงแอมแปร์บนกระแสอื่นและในทางกลับกัน

24. โมเมนต์แม่เหล็กของกระแสวงกลม กฎของแอมแปร์

โมเมนต์แม่เหล็กของกระแสวงกลม ความแรงของกระแส I ที่ไหลไปตามขดลวด พื้นที่ S ไหลไปรอบๆ ด้วยกระแส และทิศทางของขดลวดในอวกาศ ซึ่งกำหนดโดยทิศทางของเวกเตอร์หน่วยตั้งฉากกับระนาบของขดลวด

กฎของแอมแปร์ กฎแห่งปฏิสัมพันธ์ทางกล (ponderomotive) ของกระแสสองกระแสที่ไหลในส่วนเล็ก ๆ ของตัวนำซึ่งอยู่ห่างจากกัน

25. กฎหมาย Biot-Savart-Laplace และการประยุกต์ในการคำนวณสนามแม่เหล็กบางสนาม:

ก) สนามแม่เหล็กของตัวนำตรงที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

B) สนามกระแสวงกลมที่ศูนย์กลางของกระแสวงกลม

กฎหมายไบโอต-ซาวาร์ต-ลาปลาซ สำหรับตัวนำที่มีกระแส I องค์ประกอบ dl ซึ่งสร้างสนามเหนี่ยวนำ dB ที่จุด A จะถูกเขียนในรูปแบบ โดยที่ dl คือเวกเตอร์ที่มีหน่วยเป็นโมดูลัสเท่ากับความยาว dl ขององค์ประกอบตัวนำและสอดคล้องกันในทิศทางกับกระแส r คือเวกเตอร์รัศมีที่ส่งผ่านจากองค์ประกอบตัวนำ dl ไปยังจุด A ของสนาม r คือโมดูลัสของเวกเตอร์รัศมี ร.

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามกระแสไปข้างหน้า

การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กที่อยู่ตรงกลางของตัวนำทรงกลมที่มีกระแสไหลผ่าน

26. การไหลเวียนของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ลักษณะของกระแสแม่เหล็กไหลวน กฎของกระแสทั้งหมดในสุญญากาศ (ทฤษฎีบทการไหลเวียนของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำ)

การไหลเวียนของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก โดยที่ dl คือเวกเตอร์ของความยาวเบื้องต้นของรูปร่างซึ่งมุ่งไปตามบายพาสวงจร Bl=Bcosαเป็นส่วนประกอบของเวกเตอร์ B ในทิศทางสัมผัสกันกับรูปร่าง (คำนึงถึงการเลือกทิศทางของบายพาสวงจร ), α คือมุมระหว่างเวกเตอร์ B และ dl

ธรรมชาติของกระแสน้ำวนของสนามแม่เหล็ก

เส้นเหนี่ยวนำแม่เหล็กมีความต่อเนื่อง: ไม่มีจุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุด สิ่งนี้เกิดขึ้นกับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากวงจรที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน สนามเวกเตอร์ที่มีเส้นต่อเนื่องกันเรียกว่าสนามน้ำวน เราจะเห็นว่าสนามแม่เหล็กนั้นเป็นสนามกระแสน้ำวน นี่คือความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าสถิต

กฎของกระแสรวมสำหรับสนามแม่เหล็กในสุญญากาศ (ทฤษฎีบทเกี่ยวกับการไหลเวียนของเวกเตอร์ B): การไหลเวียนของเวกเตอร์ B ตามวงจรปิดตามอำเภอใจจะเท่ากับผลคูณของค่าคงที่แม่เหล็ก μ0 ด้วยผลรวมเชิงพีชคณิตของกระแสที่ครอบคลุม โดยวงจรนี้:

27. การใช้กฎกระแสรวมเพื่อคำนวณสนามแม่เหล็กของโซลินอยด์

วงจรแม่เหล็กวงแหวน

1 และตรงกัน ดังนั้น α = 0;

2 ค่าของ Hx จะเท่ากันทุกจุดของเส้นขอบ

3 ผลรวมของกระแสที่ไหลผ่านวงจรเท่ากับ IW

[เช้า],

โดยที่ Lx คือความยาวของเส้นขอบที่ทำการรวมเข้าด้วยกัน

rx คือรัศมีของวงกลม

เวกเตอร์ภายในวงแหวนขึ้นอยู่กับระยะห่าง rх ถ้า α คือ ความกว้างของวงแหวน

ฮาฟ = IW / L,

โดยที่ L คือความยาวของเส้นแม่เหล็กเฉลี่ย

28. ฟลักซ์แม่เหล็ก ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

สนามแม่เหล็ก - ฟลักซ์เป็นอินทิกรัลของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นผิวที่มีขอบเขตจำกัด กำหนดโดยอินทิกรัลของพื้นผิว

ตามทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กที่ผ่านพื้นผิวปิดใดๆ จะเป็นศูนย์:

29. งานเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายตัวนำและวงจรด้วยกระแสในสนามแม่เหล็ก

งานในการเคลื่อนวงปิดด้วยกระแสในสนามแม่เหล็ก เท่ากับผลคูณของกระแสในวงจรและการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กควบคู่กับวงจร

30. ลอเรนซ์ฟอร์ซ การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็ก เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็ก

ลอเรนซ์ ฟอร์ซ - แรงที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำต่ออนุภาคที่มีประจุแบบจุด ความเร็ว v ของอนุภาค

. การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็ก

พื้นฐานการทำงานของคันเร่ง เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคที่มีประจุกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้าสามารถทำงานกับอนุภาคได้โดยตรง กล่าวคือ เพิ่มพลังงาน สนามแม่เหล็กซึ่งสร้างแรงลอเรนซ์ จะเบี่ยงเบนอนุภาคโดยไม่เปลี่ยนพลังงาน และกำหนดวงโคจรที่อนุภาคเคลื่อนที่

31. ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กฎของฟาราเดย์ กฎของเลนซ์

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า - ปรากฏการณ์การเกิดกระแสไฟฟ้าในวงจรปิดเมื่อฟลักซ์แม่เหล็กไหลผ่านมีการเปลี่ยนแปลง

กฎของฟาราเดย์

กฎของเลนซ์ กฎสำหรับกำหนดทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำ: กระแสเหนี่ยวนำที่เกิดจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของวงจรนำไฟฟ้าและแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กมักจะมีทิศทางที่ฟลักซ์แม่เหล็กของมันเองชดเชยการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กภายนอกที่ ทำให้เกิดกระแสนี้

32. แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) คือปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะการทำงานของกองกำลังบุคคลที่สาม (ไม่มีศักยภาพ) ในแหล่งกำเนิดกระแสตรงหรือกระแสสลับ ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด EMF จะเท่ากับการทำงานของแรงเหล่านี้ในการเคลื่อนย้ายประจุบวกหนึ่งประจุไปตามวงจร

EMF สามารถแสดงได้ในรูปของความแรงของสนามไฟฟ้าของแรงภายนอก (Eex) ในวงปิด (L) ดังนั้น EMF จะเท่ากับ: โดยที่ dl คือองค์ประกอบความยาวเส้นขอบ

กฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า อีเมล กระแสไฟฟ้าในวงจรเป็นไปได้หากแรงภายนอกกระทำต่อประจุอิสระของตัวนำ งานที่กระทำโดยกองกำลังเหล่านี้เพื่อเคลื่อนย้ายประจุบวกหนึ่งประจุไปตามวงปิดเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงผ่านพื้นผิวที่ถูกจำกัดด้วยรูปร่าง แรงภายนอกจะปรากฏขึ้นในวงจร ซึ่งการกระทำนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ

33. การชักนำตนเอง ตัวเหนี่ยวนำ

การเหนี่ยวนำตนเอง - การกระตุ้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำ (emf) ในวงจรไฟฟ้าเมื่อกระแสไฟฟ้าในวงจรนี้เปลี่ยนแปลง กรณีพิเศษของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าของการเหนี่ยวนำตัวเองเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระแส

ตัวเหนี่ยวนำ (จากภาษาละติน inductio - คำแนะนำ แรงจูงใจ) ปริมาณทางกายภาพที่แสดงคุณลักษณะทางแม่เหล็กของวงจรไฟฟ้า กระแสที่ไหลในวงจรตัวนำจะสร้างสนามแม่เหล็กในพื้นที่โดยรอบ และฟลักซ์แม่เหล็ก Ф ที่เจาะเข้าไปในวงจร (เชื่อมโยงกับมัน) จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแส I:

34. ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน ค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำร่วมกัน

ปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน เรียกว่าการเหนี่ยวนำ EMF ในวงจรหนึ่งเมื่อกระแสเปลี่ยนในอีกวงจรหนึ่ง

Ф21 = M21I1 ค่าสัมประสิทธิ์ M21 เรียกว่า การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน วงจรที่สองขึ้นอยู่กับวงจรแรก

35. พลังงานสนามแม่เหล็ก ความหนาแน่นของพลังงานสนามแม่เหล็ก

พลังงานสนามแม่เหล็ก

ความหนาแน่นของพลังงานสนามแม่เหล็ก (ความแรงของสนามแม่เหล็ก H)

36. สมบัติทางแม่เหล็กของสสาร การดึงดูดของสสาร ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก

โดย คุณสมบัติทางแม่เหล็ก สารทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท:

สารที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กเด่นชัด - เฟอร์โรแมกเนติก; สนามแม่เหล็กสามารถสังเกตได้ชัดเจนในระยะไกลมาก

พาราแมกเนติก; โดยทั่วไปคุณสมบัติทางแม่เหล็กจะคล้ายกับวัสดุที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่จะอ่อนกว่ามาก

สารไดแมกเนติก - พวกมันถูกผลักด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าเช่น แรงที่กระทำต่อวัสดุไดแมกเนติกนั้นอยู่ตรงข้ามกับแรงที่กระทำกับวัสดุเฟอร์โรและพาราแมกเนติก

การดึงดูดของสสาร

ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

ฟลักซ์ของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นผิวปิดใดๆ จะเป็นศูนย์:

หรือในรูปแบบที่แตกต่างกัน:

นี่เทียบเท่ากับความจริงที่ว่าในธรรมชาติไม่มี "ประจุแม่เหล็ก" (โมโนโพล) ที่จะสร้างสนามแม่เหล็ก เช่นเดียวกับประจุไฟฟ้าที่สร้างสนามไฟฟ้า กล่าวอีกนัยหนึ่ง ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับการเหนี่ยวนำแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กนั้นเป็นกระแสน้ำวน (เต็มที่)

37. ความแรงของสนามแม่เหล็ก ทฤษฎีบทการไหลเวียนของเวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็ก

ความแรงของสนามแม่เหล็ก - (การกำหนดมาตรฐาน H) คือปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์เท่ากับความแตกต่างระหว่างเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และเวกเตอร์การทำให้เป็นแม่เหล็ก M

โดยที่ μ0 คือค่าคงที่แม่เหล็ก

ทฤษฎีบทการไหลเวียนของเวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็ก:

การไหลเวียนของสนามแม่เหล็กของกระแสตรงตามวงจรปิดใดๆ จะเป็นสัดส่วนกับผลรวมของความแรงของกระแสไฟฟ้าที่เจาะเข้าไปในวงจรการไหลเวียน

38. กฎของกระแสรวมในสสาร

กฎหมายปัจจุบันทั้งหมด : การไหลเวียนของเวกเตอร์ความแรงของสนามแม่เหล็กตามวงจรปิด L เท่ากับผลรวมพีชคณิตของกระแสขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมโดยวงจร

39. ความไวต่อแม่เหล็กและการซึมผ่านของแม่เหล็กของสสาร

การซึมผ่านของแม่เหล็กเป็นปริมาณทางกายภาพที่แสดงลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และความแรงของสนามแม่เหล็ก H ในสาร

40. Dia-, para- และ ferromagnets

ซม. №36

41. การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าในวงจรการสั่น สูตรของทอมสัน

ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรถูกกำหนดโดยสิ่งที่เรียกว่าสูตรของทอมสัน

สูตรของทอมสัน

42. สมการของแมกซ์เวลล์ในรูปแบบอินทิกรัล

เมื่อใช้สูตร Ostrogradsky-Gauss และ Stokes สมการเชิงอนุพันธ์ของ Maxwell สามารถกำหนดรูปแบบของสมการอินทิกรัลได้:

กฎของเกาส์

กฎของเกาส์สำหรับสนามแม่เหล็ก

กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์

ฟังก์ชั่นการทำงาน

พลังงานที่ใช้ในการเอาอิเล็กตรอนออกจากของแข็งหรือของเหลวเข้าสู่สุญญากาศ การเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากสุญญากาศไปเป็นตัวกลางควบแน่นจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานเท่ากับ R.v. ด้วยเหตุนี้ R.v. คือการวัดการเชื่อมต่อของอิเล็กตรอนกับตัวกลางที่ควบแน่น ยิ่ง RV เล็กลง การปล่อยอิเล็กตรอนก็จะยิ่งง่ายขึ้น ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นกระแสของการปล่อยความร้อน (ดูการปล่อยความร้อน) หรือการปล่อยก๊าซสนาม (ดูการปล่อยก๊าซของอุโมงค์) ขึ้นอยู่กับแบบทวีคูณของ R.V.

ร.ว. มีการศึกษาอย่างครบถ้วนที่สุดสำหรับตัวนำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะ (ดูโลหะ) ขึ้นอยู่กับโครงสร้างผลึกของพื้นผิว ยิ่งหน้าคริสตัล "อัดแน่น" ยิ่งมาก ค่า R.V. ก็จะยิ่งสูงตามไปด้วย φ ตัวอย่างเช่น สำหรับทังสเตนบริสุทธิ์ φ = 4.3 evสำหรับขอบ (116) และ 5.35 evสำหรับใบหน้า (110) สำหรับโลหะ การเพิ่มขึ้น (โดยเฉลี่ยบนพื้นผิว) φ โดยประมาณจะสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออน รถบ้านขนาดเล็กที่สุด (2 ev) เป็นลักษณะของโลหะอัลคาไล (Cs, Rb, K) และใหญ่ที่สุด (5.5 ev) - โลหะของกลุ่ม Pt

ร.ว. ไวต่อข้อบกพร่องของโครงสร้างพื้นผิว การมีอยู่ของอะตอมที่ไม่เป็นระเบียบของตัวเองบนใบหน้าที่อัดแน่นจะช่วยลด φ φ ขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนบนพื้นผิวอย่างชัดเจนยิ่งขึ้น: สิ่งเจือปนด้วยไฟฟ้าเนกาทีฟ (ออกซิเจน, ฮาโลเจน, โลหะที่มี φ , มากกว่า φ ของสารตั้งต้น) มักจะเพิ่ม φ และอิเล็กโทรบวก - ลดลง สำหรับสารเจือปนที่มีประจุบวกทางไฟฟ้าส่วนใหญ่ (Cs บน W, Tn บน W, Ba บน W) จะสังเกตเห็นการลดลงของ RV ซึ่งไปถึงความเข้มข้นของสารเจือปนที่เหมาะสมที่สุด nเลือกค่าต่ำสุดที่ต่ำกว่า φ ของโลหะฐาน ที่ n≈ 2nการขายส่ง จะใกล้เคียงกับ φ ของโลหะเคลือบและไม่เปลี่ยนแปลงเพิ่มเติม (ดู ข้าว. ). ขนาด n opt สอดคล้องกับชั้นลำดับของอะตอมเจือปนที่สอดคล้องกับโครงสร้างของสารตั้งต้นตามกฎโดยเติมที่ว่างทั้งหมด และขนาด 2 n opt - ชั้น monoatomic หนาแน่น (การประสานงานกับโครงสร้างของวัสดุพิมพ์แตก) ที.โอ.อาร์.วี. อย่างน้อยที่สุดสำหรับวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าของโลหะจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของพื้นผิว

ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ของโลหะถือว่า R. v. เนื่องจากงานที่ต้องกำจัดอิเล็กตรอนออกจากระดับแฟร์มีเข้าสู่สุญญากาศ ทฤษฎีสมัยใหม่ยังไม่อนุญาตให้เราคำนวณ φ สำหรับโครงสร้างและพื้นผิวที่กำหนดได้อย่างแม่นยำ ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับค่าของ φ ได้มาจากการทดลอง ในการกำหนด φ จะใช้ปรากฏการณ์การปล่อยหรือการสัมผัส (ดูความต่างศักย์ไฟฟ้าของการสัมผัส)

ความรู้เกี่ยวกับร.ว. จำเป็นในการออกแบบอุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ (ดูอุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ) ที่ใช้การปล่อยอิเล็กตรอนหรือไอออน เช่นเดียวกับในอุปกรณ์ เช่น ตัวแปลงพลังงานความร้อน (ดูตัวแปลงความร้อน)

ความหมาย: Dobretsov L.N. , Gomoyunova M.V. , Emission Electronics, M. , 1966; Zandberg E. Ya., Ionov N. I., ไอออนไนซ์พื้นผิว, M. , 1969

วี.เอ็น. เชรดนิค.

สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต - ม.: สารานุกรมโซเวียต. 1969-1978 .

ดูว่า "งานงาน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

ความแตกต่างระหว่างพลังงานขั้นต่ำ (โดยปกติจะวัดเป็นโวลต์อิเล็กตรอน) ที่ต้องส่งให้กับอิเล็กตรอนเพื่อกำจัดปริมาตรของของแข็ง "โดยตรง" กับพลังงานแฟร์มี “ความฉับพลัน” ในที่นี้หมายถึงอิเล็กตรอน... ... วิกิพีเดีย

ต้องใช้พลังงาน F เพื่อกำจัดอิเล็กตรอนออกจากของแข็งหรือของเหลวให้กลายเป็นสุญญากาศ (ไปสู่สถานะที่มีพลังงานจลน์เป็นศูนย์) ร.ว. Ф=еj โดยที่ j คือศักยภาพของ R.V., e abs ค่าไฟฟ้า ประจุอิเล็กตรอน ร.ว. เท่ากับความแตกต่าง...... สารานุกรมทางกายภาพ

ฟังก์ชั่นการทำงาน- อิเล็กตรอน; หน้าที่การทำงาน งานที่สอดคล้องกับความต่างของพลังงานระหว่างระดับศักย์เคมีในร่างกายกับระดับศักย์ใกล้พื้นผิวของร่างกายภายนอกร่างกาย โดยไม่มีสนามไฟฟ้า... พจนานุกรมอธิบายคำศัพท์โพลีเทคนิค

งานที่ต้องกำจัดอิเล็กตรอนออกจากสารควบแน่นเข้าไปในสุญญากาศ วัดจากความแตกต่างระหว่างพลังงานขั้นต่ำของอิเล็กตรอนในสุญญากาศกับพลังงานเฟอร์มีของอิเล็กตรอนภายในร่างกาย ขึ้นอยู่กับสภาพพื้นผิว...... ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

WORK WORK พลังงานที่ใช้เพื่อเอาอิเล็กตรอนออกจากสาร นำมาพิจารณาในผลโฟโตอิเล็กทริกและในเทอร์โมอิเล็กทรอนิกส์... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

ฟังก์ชั่นการทำงาน- พลังงานที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนที่อยู่ในตำแหน่งเดิมที่ระดับเฟอร์มีในวัสดุที่กำหนดไปยังอนันต์ [GOST 13820 77] หัวข้อ: อุปกรณ์ไฟฟ้าสุญญากาศ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

ฟังก์ชั่นการทำงาน- พลังงานที่ใช้ในการดึงอิเล็กตรอนออกจากของแข็งหรือของเหลวเข้าสู่สุญญากาศ การเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากสุญญากาศไปเป็นตัวกลางควบแน่นจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานเท่ากับหน้าที่การทำงาน ยิ่งฟังก์ชันการทำงานต่ำลงเท่าใด... ... พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

ฟังก์ชั่นการทำงาน- ฟังก์ชั่นการทำงาน พลังงานขั้นต่ำ (ปกติวัดเป็นโวลต์อิเล็กตรอน) ที่ต้องใช้เพื่อกำจัดอิเล็กตรอนออกจากปริมาตรของของแข็ง อิเล็กตรอนจะถูกดึงออกจากของแข็งผ่านพื้นผิวที่กำหนด และเคลื่อนที่ไปยัง... พจนานุกรมภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซียอธิบายเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี - ม.

งานที่ต้องกำจัดอิเล็กตรอนออกจากสารควบแน่นเข้าไปในสุญญากาศ วัดจากความแตกต่างระหว่างพลังงานขั้นต่ำของอิเล็กตรอนในสุญญากาศกับพลังงานเฟอร์มีของอิเล็กตรอนภายในร่างกาย ขึ้นอยู่กับสภาพพื้นผิว...... ... พจนานุกรมสารานุกรม

ฟังก์ชั่นการทำงาน- išlaisvinimo darbas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Darbas, kurį atlieka 1 molis dalelių (atomų, molekulių, elektronų) pereidamas iš vienos fazės į kitę arba į vakuumę. ทัศนคติ: engl. ฟังก์ชั่นการทำงาน vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos สิ้นสุด žodynas

ฟังก์ชั่นการทำงาน- išlaisvinimo darbas สถานะ T sritis fizika atitikmenys: engl ฟังก์ชั่นการทำงาน งานปล่อยก๊าซเรือนกระจก งานทางออก vok. อโบลเซียร์เบต, f; ออสโลเซียร์เบต, f; ออสทริตต์ซาร์ไบต์, f rus. ฟังก์ชั่นการทำงาน f pran travail de sortie, ม … Fizikos สิ้นสุด žodynas

พิจารณาสถานการณ์: ประจุ q 0 เข้าสู่สนามไฟฟ้าสถิต สนามไฟฟ้าสถิตนี้ยังถูกสร้างขึ้นโดยวัตถุที่มีประจุหรือระบบของร่างกายด้วย แต่เราไม่สนใจสิ่งนี้ แรงกระทำต่อประจุ q 0 จากสนามซึ่งสามารถทำงานและเคลื่อนย้ายประจุนี้ในสนามได้

การทำงานของสนามไฟฟ้าสถิตไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิถีโคจร งานที่ทำโดยสนามเมื่อประจุเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางปิดจะเป็นศูนย์ ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าแรงสนามไฟฟ้าสถิต ซึ่งอนุรักษ์นิยมและฟิลด์นั้นก็ถูกเรียกว่า ศักยภาพ.

ศักยภาพ

ระบบ "ประจุ - สนามไฟฟ้าสถิต" หรือ "ประจุ - ประจุ" มีพลังงานศักย์ เช่นเดียวกับระบบ "สนามโน้มถ่วง - วัตถุ" ก็มีพลังงานศักย์

ปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่แสดงถึงสถานะพลังงานของสนามเรียกว่า ศักยภาพจุดที่กำหนดในสนาม ประจุ q วางอยู่ในสนามซึ่งมีพลังงานศักย์ W ศักย์ไฟฟ้าเป็นคุณลักษณะหนึ่งของสนามไฟฟ้าสถิต

มาจำพลังงานศักย์ในกลศาสตร์กัน พลังงานศักย์จะเป็นศูนย์เมื่อร่างกายอยู่บนพื้น และเมื่อร่างกายถูกยกขึ้นให้สูงระดับหนึ่ง กล่าวกันว่าร่างกายมีพลังงานศักย์

ในส่วนของพลังงานศักย์ไฟฟ้านั้นไม่มีระดับพลังงานศักย์เป็นศูนย์ มันถูกเลือกแบบสุ่ม ดังนั้นศักยภาพจึงเป็นปริมาณทางกายภาพสัมพัทธ์

ในทางกลศาสตร์ ร่างกายมักจะอยู่ในตำแหน่งที่มีพลังงานศักย์น้อยที่สุด ในด้านไฟฟ้า ภายใต้อิทธิพลของแรงสนาม วัตถุที่มีประจุบวกมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักยภาพสูงกว่าไปยังจุดที่มีศักยภาพต่ำกว่า และวัตถุที่มีประจุลบในทางกลับกัน

พลังงานสนามศักย์คืองานที่ทำโดยแรงไฟฟ้าสถิตเมื่อเคลื่อนย้ายประจุจากจุดที่กำหนดในสนามไปยังจุดที่มีศักยภาพเป็นศูนย์

ขอให้เราพิจารณากรณีพิเศษเมื่อสนามไฟฟ้าสถิตถูกสร้างขึ้นโดยประจุไฟฟ้า Q เพื่อศึกษาศักยภาพของสนามดังกล่าว ไม่จำเป็นต้องใส่ประจุ q ลงไป คุณสามารถคำนวณศักยภาพของจุดใดๆ ในสนามดังกล่าวซึ่งอยู่ห่างจากประจุ Q ได้

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของตัวกลางมีค่าที่ทราบ (ตาราง) และแสดงลักษณะของตัวกลางที่มีสนามข้อมูลอยู่ สำหรับอากาศก็เท่ากับความสามัคคี

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

งานที่ทำโดยสนามเพื่อย้ายประจุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งเรียกว่าความต่างศักย์

สูตรนี้สามารถนำเสนอในรูปแบบอื่นได้

พื้นผิวสมศักย์ (เส้น)- พื้นผิวที่มีศักยภาพเท่ากัน งานที่ทำเพื่อเคลื่อนย้ายประจุไปตามพื้นผิวให้ศักย์เท่ากันนั้นเป็นศูนย์

แรงดันไฟฟ้า

ความต่างศักย์เรียกอีกอย่างว่า แรงดันไฟฟ้าโดยมีเงื่อนไขว่าแรงภายนอกจะไม่กระทำการหรืออาจละเลยผลกระทบจากแรงภายนอกได้

แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอซึ่งอยู่ตามแนวเส้นความเข้มเดียวกันจะเท่ากับผลคูณของโมดูลัสของเวกเตอร์ความแรงของสนามและระยะห่างระหว่างจุดเหล่านี้

กระแสไฟฟ้าในวงจรและพลังงานของอนุภาคที่มีประจุจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า

หลักการซ้อนทับ

ศักยภาพของสนามที่สร้างขึ้นโดยประจุหลายอันจะเท่ากับพีชคณิต (โดยคำนึงถึงเครื่องหมายของศักยภาพ) ผลรวมของศักยภาพของสนามของแต่ละสนามแยกกัน

เมื่อแก้ไขปัญหา จะเกิดความสับสนมากมายเมื่อพิจารณาถึงสัญญาณของศักยภาพ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น และงาน

รูปนี้แสดงเส้นตึง จุดใดในสนามมีศักยภาพมากกว่า?

คำตอบที่ถูกต้องคือจุดที่ 1 โปรดจำไว้ว่าเส้นแรงดึงเริ่มต้นที่ประจุบวก ซึ่งหมายความว่าประจุบวกจะอยู่ทางด้านซ้าย ดังนั้นจุดซ้ายสุดจึงมีศักยภาพสูงสุด

ถ้าสนามที่กำลังศึกษาอยู่ซึ่งเกิดจากประจุลบ ศักย์ไฟฟ้าของสนามใกล้กับประจุจะมีค่าเป็นลบ ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ง่ายหากแทนประจุที่มีเครื่องหมายลบลงในสูตร ยิ่งอยู่ห่างจากประจุลบเท่าใด ศักยภาพของสนามก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

หากประจุบวกเคลื่อนที่ไปตามเส้นแรงดึง ความต่างศักย์และงานจะเป็นค่าบวก หากประจุลบเคลื่อนที่ไปตามเส้นแรงดึง ความต่างศักย์จะมีเครื่องหมาย "+" และงานจะมีเครื่องหมาย "-"