Страница:Радио всем 1930 г. №01.djvu/27

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


близко в этой средней скорости. Подавляющее большинство частиц будет обладать скоростями, очень близкими к средней скорости, и только немногие из них будут иметь скорость, заметно отличающуюся от средней. При этом число частиц, обладающих отличной от средней скоростью, будет тем меньше, чем больше это различие в скоростях. Поэтому для простоты мы можем считать, что все частицы газа обладают одной и той же скоростью, как раз равной средней скорости. И значит скорость частиц в газе будет тем больше, чем выше температура газа.

То же самое мы можем сказать и об «электронном газе». Чем выше температура того проводника, в котором этот «газ» заключен, тем больше будут скорости «свободных» электронов внутри газа. Теперь мы легко можем установить, при каких условиях электроны могут вылетать за пределы прскводника. Если средняя скорость электронов будет такова, что при этой скорости электрон будет обладать меньшей энергией, чем та, которую нужно затратить, чтобы совершить «работу вылета», то очевидно, он не сможет выйти за пределы проводпика. Если же скорость электронов будет настолько велика, что почти все электроны будут обладать энергией большей, чем та, которая соответствует «работе вылета», то они смогут «вырваться» за пределы проводника в окружающее пространство.

Однако для этого необходимо соблюсти еще одно условие. Если вокруг проводника находится газ о достаточно сильным давлением, то присутствие газа будет препятствовать вылету электронов из проводника. Благодаря присутствию газа, «работа вылета» как бы увеличится, и электроны вое же не смогут вырваться за пределы проводника.

Таким образом, для того, чтобы освободить электроны, находящиеся в металле и дать им возможность выйти за пределы проводника, нужно, прежде всего, нагреть этот проводник настолько, чтобы скорости электронов, соответствующие этой температуре, были бы достаточно велики и электроны обладали бы энергией, превышающей «работу вылета»-

Кроме этого, необходимо удалить газ, окружающий проводник, т. е. поместить накаленный проводник в пустоту, или, как говорят иначе, в «вакуум».

Зависимость излучения от температуры

Из всего сказанного ясно, что количество электронов, которые могут вырваться за пределы проводника, будет тем больше, чем выше температура проводника, так как при этом тем больше будет электронов, обладающих большими скоростями. Таким образом между температурой металла и количеством электронов, которые могут из этого металла вырваться наружу, существует вполне определенная зависимость. Для различных металлов эта зависимость будет различна, так как чем больше «работа вылета», тем сильнее надо накалить металл, чтобы получить от него то же самое количество электронов. Однако зависимость эта для различных металлов будет выражаться одной и той же формулой, так называемой формулой Ричардсона1). Эта формула показывает, что количество электронов, которые могут вырваться из проводника, вначале, при низких температурах, очень мало, но начиная о некоторой температуры очень быстро растет при ее повышении. Для тугоплавких металлов, например вольфрама, заметное выделение электронов начинается только при температуре свыше 1 000°; при температуре около 2 000° количество электронов, выделяемых вольфрамом, уже очень велико. С одного квадратного миллиметра поверхности вольфрама при этой температуре может выделиться уже такое количество электропов в секунду, которое соответствует электрическому току силой в несколько миллиампер.

Нить накала

Для работы электронной лампы необходимо получить достаточно большое количество электронов, которые могли бы выделиться из проводника в окружающее пространство. Теперь мы уже знаем, как можно это сделать. Чтобы достигнуть этой цели, нужно металлический проводник поместить в пустоту (в вакуум) и накадить до высокой температуры, примерно до оранжевого или даже белого каления. Тогда проводник начнет выделять электроны, которые будут попадать из него в окружающее пространство. Чем выше будет температура проводпика, тем большее число электронов он будет выделять.

Таким проводником, который выделяет в окружающее пространство электроны, в электронной лампе служит нить накала.

Она представляет собой тонкую металлическую нить, помещенную внутри баллона, из которого выкачан воздух, и прп- * i—1) Формула Рпчарзсина имеет такой и:и

Ъ

i—: а ]/ Те— rpi в этой формуле i — сила

тока, создаваемая выделяемыми телом электроламп, Т — температура тела, а-‘-величина, зависящая от материала тела, а Ь — «работа пылета», также зависящая от материала.

крепленную к двум нооккам, концы которых выведены наружу. Для того, чтобы накалить эту нить, пользуются тем обстоятельством, что электрический ток, проходя по проводнику, этот проводник на- гревает. Пропуская через нить накала достаточно еильпый ток, мы можем довести ее до какой угодно высокой температуры. И если мы хотим, чтобы нить накала давала определенное количество электронов, то нужно довести ее до определенной температуры. Однако для этого необходим достаточно сильный ток, и, следовательно, на это затрачивается довольно много энергии. Иеточпиком этой энергии в большинстве случаев служит гальваническая или аккумуляторная батарея, и, следовательно, на накал нити расходуется заряд этой батареи. * i—Чем меньше будет ток, расходуемый на накал нити, тем дольше будет служить батарея, тем экономичнее будет электронная лампа. Но каким же образом можно уменьшить силу тока, необходимую для накала нити, не уменьшая вместе с тем количество электронов, которое нитью может быть выделено? Очевидно, что для этого есть только один путь—это уменьшение «работы вылета» электронов. По этому пути техника и пошла. Оказалось, что если к вольфраму нити прибавить некоторое очень небольшое количество металла торил, то такая тарированная нить обладает нужным нам свойством. Благодаря присутствию тория ва поверхности нити, «работа вылета» сильно уменьшается, и значит то же количество электронов может быть выделено питью, при гораздо

/770* ЗМНССПП

Гис. 2.

более низкой температуре. Торированнал пип, выделяет о одного квадратпого миллиметра поверхности при температуре в 1 000° такое же примерно количество электронов, как и чистая вольфрамовая нить при температуре только свышо 2 000°.

17