Электрический ток в вакууме

1.

Вакуум – разряженный газ
Различают низкий, средний
и высокий вакуум.
Высокий вакуум соответствует такому разряжению,
при котором средняя длина свободного пробега молекул
больше размеров сосуда.
Зверев В.А. школа № 258, Санкт-Петербург

2. Задача

рmin 10
12
мм. рт.ст.
а
Т=300 К
р gh 13600 9,81 0,001 133Па
V=1см3
1мм. рт.ст. 133 Па
N-?
N
р nkT kT
V
12
6
pV
10
133
10
4
N
3,2 10
23
kT
1,38 10 300
Можно пользоваться моделью «Идеальный газ»

3. Создав в вакууме эмиссию электронов (термоэлектронную, фотоэлектронную, электрическую),

построим простейший
вакуумный прибор,
проводящий ток - диод
А
К
Прямой накал
Косвенный накал

4.

I , mA
Uн
mA
I н2
V
I н1
0
I н ток насыщения
t02> t01
t0 1
U,В
q eN
Iн
t
t
Все заряды, рожденные термоэлектронной
эмиссией, достигают анода.

5. ВАХ

I,мА
Iн
t01
U, В
0

6.

q eN
Iн
t
t
Все заряды, рожденные термоэлектронной
эмиссией, достигают анода.

7.

Решение задач: Р.879, 880, 881
Таблица 11 стр. 167

8.

q2
2
Две частицы с отношением зарядов q1
m2
масс 4
m1
и отношением
движутся в однородном электрическом поле. Начальная
W2
скорость у обеих частиц равна нулю. Определите отношение
W1
кинетических энергий
этих частиц спустя одно и тоже
время
Дано:после начала движения.
q2
2
q1
m2
4
m1
01 02 0
t1 t 2 t
E1 E2 E
W2
?
W1

9.

10.

11.

Вход Y
Блок синхронизации
Усилитель Y
ЭЛТ
Вход X
Блок
разверток
Усилитель X
Блок питания

12.

y
1

13.

R2 R0 (1 t 20 )
U
U
I
R R0 (1 t 20 )

14.

В электронно-лучевой трубке поток электронов с кинетической
энергией 8∙103 эВ движется между пластинами плоского
конденсатора длиной 4∙10-2 м. Расстояние между пластинами
2∙10-2 м. Какое напряжение нужно подать на пластины
конденсатора, чтобы смещение электронного пучка на выходе
оказалось 8∙10-3 м.
Дано:
4·10 2 м
Ek 8 103 1,6 10-19 Дж
d 2 10- 2 м
h 8 10- 3 м
q 1,6 10-19 Кл
U ?

15.

a t 2
S 0t
2
Е
0
S x
2
at
S Sy 2
F qE
+
y
X
+
+
d

16.

a t 2
S 0t
2
0
S x 0t
Е
S x
X
t
2
at
0
S
S y 2
F qFE qE qU
2
a
2
m m + md
+
+
2
2
2
y
qU
at
qU
3
S y h
2
2
2md 0
4dWk
4
hW
d
k
4 U
2
q
1
d

17.

Дано:
4·10 2 м
Ek 8 103 1,6 10-19 Дж
d 2 10- 2 м
h 8 10-3 м
q 1,6 10-19 Кл
4hWk d
U
2
q
U ?
4 8 10 3 8 103 1,6 10 19 2 10 2
U
3200 В
19
4
1,6 10 16 10
Ответ: U=3200В

18.

Протон влетает в плоский горизонтальный конденсатор параллельно его
пластинам со скоростью 120 км/с. Напряженность поля внутри конденсатора
20 В/см, длина пластин конденсатора 10 см. С какой скоростью протон
вылетает из конденсатора? Сделайте рисунок.
+
+
+
0
F qE
y
Е
+
S x
X
S х 0
+
у at

19.

Дано :
q 1,6 10 19 Кл
10см
Е 20 В
+ см
m 1,67 10 27 кг
0 150 км
с
0
+?
?
y
5
tg
x
1,28
tg
0,85
1,5
40,50
+
Е
S x 0t t
Sx
0
X
qE
F
a
m m
+
1
2
S х 0
2000 0,1
qE 1,6 10
F
q
E
5 м
1
,
28
10
at
+ 3
3
у
27
у
с at
m 0 1,67 10 150 10
4
19
м
y 1,5 1,28 10 1,97 10
с
2
x
2
y
2
2
м
Ответ : 1,97 10
,
с
5
5
5
40,5
0

20.

Электрон влетает в плоский конденсатор с длиной пластин 10 см и
напряженностью электрического поля 40 кВ/м под углом 150 к
пластинам. Какова первоначальная энергия электрона, если он
вылетел из конденсатора так же под углом 150 к пластинам?
Дано :
q 1,6 10 19 Кл
10см
Е 40 кВ
м
150
W ?
0
Е
S x
F qE
y
+
+
S
+
X

21.

0
F qE
+
y
1
Е
S x
+
S x 0 cos t
2
at
S y 0 0 sin t
2
3
S
+
t
0 cos
2 0 sin
t
a
2
0
a t 2
S 0t
2
X
2
2 0 sin
0 cos
a
2 0 sin 0 cos sin 2 F qE
a
m m

22.

Дано :
q 1,6 10 19 Кл
10см
Е 40 кВ
м
150
W ?
4
02 sin 2 qE
m
m 02
qE
W
2
2 sin 2
qE
1,6 10 19 40 103 0,1
6,4 10 19 Дж
W
2 sin 2
2 0,5
qE
Ответ : W
6,4 10 19 Дж
2 sin 2

23.

На две параллельные сетки, между которыми приложена
задерживающая разность потенциалов U, под углом
падает пучок отрицательных ионов. При каких энергиях
частицы смогут пройти через сетки, если заряд иона q?