Информационный лист по физике на тему: Термоэлектронная эмиссия. Вакуумные приборы. Закон Электролиза. Электролиты

Термоэлектронная эмиссия. Вакуумные приборы.

• Явление термоэлектронной эмиссии открыто в 1883 г. знаменитым американским изобретателем Эдисоном.

• Это явление наблюдалось им в вакуумной лампе с двумя электродами - анодом, имеющим положительный потенциал, и
катодом с отрицательным потенциалом.

• Катодом лампы может служить нить из
тугоплавкого металла (вольфрам, молибден
тантал и др.), нагреваемая электрическим
током.

• Такая лампа называется вакуумным диодом.

Диод состоит из стеклянного или металлического

корпуса из которого откачан воздух. В баллон впаяны

два электрода - катод и анод. В диоде с катодом

косвенного накала имеется миниатюрная "печка",

которая служит для разогрева катода Обычно катод устроен

в виде цилиндра внутри которого расположен подогреватель, анод же представляет собой цилиндр, который расположен вокруг катода. Если подать в анод лампы положительный потенциал относительно катод
то электрическое поле между анодом и катодом будет способствовать движению электронов от катода к аноду.

Если катод холодный, то ток в цепи катод - анод
практически отсутствует.

При повышении температуры катода в цепи

катод - анод появляется электрический ток, который тем
больше, чем выше температура катода.

При постоянной температуре катода ток в цепи

катод -анод возрастает с повышением разности

потенциалов U между катодом и анодом и выходит

к некоторому стационарному значению,

называемому током насыщения /_н.

При этом все термоэлектроны, испускаемые катодом,
достигают анода. Величина тока анода не пропорциональна U, и поэтому
для вакуумного диода закон Ома не выполняется.

Явление испускания электронов нагретыми телами (эмиттерами) в вакуум называется термоэлектронной эмиссией.

Термоэлектронная эмиссия - электроны приобретают кинетическую энергию при нагревании металла. Нагретый металл до 1000 - 1500°С будет окружён 'облаком" электронов. Значительное число электронов будет иметь кинетическую энергию, превышающую работу выхода, и эти электроны могут вылетать из металла.

Вакуумные диоды применяются для выпрямления переменного электрического тока

Природа тока в жидкостях. Закон электролиза. Электролиты.

Проводниками электрического тока являются не только металлы и полупроводники. Электрический ток проводят растворы многих веществ в воде. Как показывает опыт, чистая вода не проводит электрический ток, то есть в ней нет свободных носителей электрических зарядов. Не проводят электрический ток и кристаллы поваренной соли, хлорида натрия. Однако раствор хлорида натрия является хорошим проводником электрического тока. Растворы солей, кислот и оснований, способные проводить электрический ток, называются электролитами

Прохождение электрического тока через электролит обязательно сопровождается выделением вещества в твёрдом или газообразном состоянии
на поверхности электродов. Выделение вещества на электродах показывает,
что в электролитах электрические заряды переносят заряженные атомы
вещества - ионы. Этот процесс называется электролизом.

Закон электролиза

Майкл Фарадей на основе экспериментов с различными электролитами установил, что при электролизе масса m выделившегося на электроде вещества пропорциональна прошедшему через электролит заряду ∆q или силе тока I и времени ∆t прохождения тока:

m=k∆q= kI∆t.

Это уравнение называется законом электролиза. Коэффициент k, зависящий от выделившегося вещества, называется электрохимическим эквивалентом вещества.

Проводимость электролитов

Проводимость жидких электролитов объясняется тем, что при растворении
в воде нейтральные молекулы солей, кислот и оснований распадаются на
отрицательные и положительные ионы. В электрическом поле ионы приходят в
движение и создают электрический ток.

Агрегатное состояние электролитов

Существуют не только жидкие, но и твёрдые электролиты. Примером твёрдого
электролита может служить стекло. В составе стекла имеются положительные и отрицательные ионы. В твёрдом состоянии стекло не проводит электрический ток, так как ионы не могут двигаться в твёрдом теле.
При нагревании стекла, ионы получают возможность перемещаться под действием электрического поля, и стекло становится проводником.

Применение электролиза

Явление электролиза применяется на практике для получения многих
металлов из раствора солей. С помощью электролиза для защиты от
окисления или для украшения производится покрытие различных
предметов и деталей машин тонкими слоями таких металлов, как хром,
никель, серебро, золото.