Bài thuyết trình điện và tử dòng điện trong chân không

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... + Khi chưa có điện trường ngoài k

ĐIỆN VÀ

TỪ

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:

k

e T

  



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.

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

o 1.Dòng điện trong chân không

o 2.Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế

o 3.Tia catốt

o 4.Ứng dụng

Tiến hành và kiểm tra kết quả

+ Đóng k1, m ở k2 : G chỉ số không, chứng tỏ

không có dòng điện chạy qua chân không

Vậy :Chân không là

- 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

+ Khi K được đốt nóng bởi nguồn E 2 : sẽ

có sự phát xạ nhiệt electron tại K.

+ Khi chưa có điện trường ngoài (k 1 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 < E2 : có hướng từ K về A có tác

dụng kéo electron quay về K nên không sinh

ra dòng điện (thực ra vẫn có dòng điện nhưng rất nhỏ là do khi electron bứt ra khỏi K, nó có một động năng ban đầu nào đó).

 Khi hướng từ K về A : có hướng từ K về A có tác dụng kéo electron quay về K nên không

sinh ra dòng điện.

Vậy : Dòng điện trong chân không là dòng chuyển dời có hướng từ catốt đến anốt của các electron phát xạ nhiệt từ catốt dưới

tác dụng của điện trường ngoài.

Dòng điện trong chân

không có tuân theo định

luật Ôm không?

2> Sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong chân không vào hiệu điện thế :

2.1) Khi U AK < 0 : không có dòng điện qua ống chân không.

2.2) Khi U AK > 0 : trong mạch có dòng điện.

+ U AK càng lớn thì cường độ dòng điện càng lớn; nhưng dòng điện không tuân theo định luật Ohm đối với hiệu điện thế.

+ Khi U AK 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 U AK thì dòng điện không tăng nữa; ta nói dòng điện qua ống chân không đã đạt giá trị bão hòa.

Khi U < Ubh : U tăng thì I tăng.

Khi U ≥ Ubh : U tăng I

không tăng và có giá trị I

= Ibh (gọi là cường độ dòng

điện bão hoà)

Nhiệt độ catôt càng cao

- Nhiệt độ của K càng lớn thì electron bị phát

xạ nhiệt càng nhiều nên cường độ dòng bão hoà càng lớn.

- Lý thuyết chứng tỏ mật độ dòng điện bão hòa được tính theo công thức :

Công thức trên là công thức Risácxơn-Đơsman

(Với B là hệ số phụ thuộc vào kim loại, Ao là công thoát

electron từ mặt kim loại.)

Đặc tuyến volt không phải là đường thẳng nên dòng điện trong chân không không tuân theo định luật

Ôm

 Đặc tuyến

volt ampère:

Tia catôt có tính chất

gì?

Tia catôt làm phát quang một số chất khi đập vào chúng

Vôi

Tia catôt truyền thẳng

Tia catôt có thể đâm xuyên các lá kim loại mỏng

A

- +

Tia catôt mang năng lượng

Làm đen phim ảnh, huỳnh quang tinh thể, phát tia X, làm nóng vật, tác dụng lực lên vật

A

- +

Tia catôt phát ra vuông góc với mặt catôt, gặp vật cản bị chặn lại

Tia catôt còn bị lệch trong điện trường, từ

trường

4>Ứng dụng của dòng điện trong chân không :

a) 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