Vyradenie elektrónového výstupu
V kovoch sú elektróny vodivosti tvoriace elektronický plyn a účasť na tepelnom pohybe. Vzhľadom k tomu, vodivosť elektrónov sa držia vo vnútri kovu, potom sa teda v blízkosti povrchu nachádzajú sily pôsobiace na elektróny a nasmerované do kovu. Aby sa elektrón mohol dostať z kovu mimo svojich limitov, musí sa vykonať určitá práca a proti týmto silám, ktorý bol pomenovaný elektrónový výstup Kov. Táto práca je prirodzene odlišná pre rôzne kovy.
Potenciálna energia elektrónov vnútri kovu je konštantná a je rovná:
W p \u003d -eφ , kde J je potenciál elektrického poľa vnútri kovu.
Keď je elektrón prevodený cez povrchovú elektronickú vrstvu, potenciálna energia sa rýchlo zníži o hodnotu výstupu a stáva sa mimo kovu rovné nule. Distribúcia elektrónovej energie vnútri kovu môže byť reprezentovaná ako potenciálna studňa.
V skúmanej interpretácii sa prevádzka elektrónového výstupu rovná hĺbke potenciálnej jamy, t.j.
A von \u003d eφ
Tento výsledok zodpovedá klasickej elektronickej teórii kovov, v ktorej sa predpokladá, že elektrónová rýchlosť v kovu sa predpokladá so zákonom distribúcie Maxwell a pri absolútnej nulovej teplote je nula. Avšak, v skutočnosti, vodivé elektróny podliehajú kvantovej štatistike Fermiovej Diraku, podľa ktorého sa s absolútnou nulou, rýchlosť elektrónov a ich energia sa líši od nuly.
Maximálna hodnota energie, ktorú elektróny majú s absolútnou nulou, sa nazýva EF FERMI ENERGY. Kvantová teória kovov na základe tejto štatistiky poskytuje iný výklad výstupu. Elektrónový výstup Kov sa rovná rozdielu vo výške potenciálnej bariéry EP a energie Fermi.
A von \u003d eφ "- e f
kde φ "je priemerná hodnota potenciálu elektrického poľa vo vnútri kovu.
Stolová činnosť elektrónov z jednoduchých látok
Tabuľka ukazuje hodnoty výstupu elektrónov týkajúcich sa polykryštalických vzoriek, ktorého povrch je purifikovaný vo vákuu kalcináciou alebo mechanickým spracovaním. Nedostatočne spoľahlivé údaje uzavreté v zátvorkách.
|
Podstata |
Vzorec látok |
Elektrónové výstupné práce (W, EV) |
|
hliník |
||
|
beryllium |
||
|
uhlík (grafit) |
||
|
germánium |
||
|
mangán |
||
|
molybdén |
||
|
paládium |
||
|
pRASEODYMIUM |
||
|
cín (y-forma) |
||
|
cín (β-forma) |
||
|
stroncia |
||
|
volfrám |
||
|
zirkóniu |
V kovoch sú elektróny vodivosti tvoriace elektronický plyn a účasť na tepelnom pohybe. Vzhľadom k tomu, vodivosť elektrónov sa držia vo vnútri kovu, potom sa teda v blízkosti povrchu nachádzajú sily pôsobiace na elektróny a nasmerované do kovu. Aby sa elektrón vyšiel z kovu mimo svojich limitov, musí sa vykonať určitá práca a proti týmto silám, ktorý bol nazývaný prevádzku elektrónového výstupu z kovu. Táto práca je prirodzene odlišná pre rôzne kovy.
Potenciálna energia elektrónov vnútri kovu je konštantná a rovná:
WP \u003d -Eφ, kde J je potenciál elektrického poľa vnútri kovu.
21. Potenciál rozdielu kontaktu - Toto je rozdiel v potenciáloch medzi vodičmi, ktoré sa vyskytujú, keď existujú dva rôzne vodiče s rovnakou teplotou.
Pri kontakte s dvomi vodičmi s rôznymi výstupnými prácami na vodiče sa objavia elektrické poplatky. A medzi ich voľnými koncami existuje rozdiel v potenciáloch. Potenciálny rozdiel medzi bodmi mimo vodičov, v blízkosti ich povrchu sa nazýva kontaktný rozdiel potenciálov. Vzhľadom k tomu, vodiče sú pri rovnakej teplote, potom v neprítomnosti aplikovaného napätia, pole môže existovať len v okrajových vrstvách (Volta Pravidlo). Existujú vnútorný potenciálny rozdiel (ak sa kovy) a externé (v medzere). Hodnota externého kontaktného rozdielu v potenciáloch sa rovná rozdielu v práci výstupu uvedeného na obvinenie elektrónu. Ak sú vodiče pripojené k krúžku, potom EDC v kruhu bude rovný 0. Pre rôzne páry kovov, hodnota potenciálu kontaktného rozdielu sa pohybuje od desatiny volta do voltových jednotiek.
Účinok termoelektrikatorátora je založený na použití termoelektrického účinku, ktorého podstata je, že keď je miesto spojenia vyhrievané (kymácovanie), dve rôzne kovy medzi nimi majú možnosť končí s nižšou teplotou, rozdiel potenciálov dochádza alebo tzv thermoelectribute Force (Thermo-EMF). Ak zavriete takýto termodeláciu (termočlánok) na vonkajšiu odolnosť, potom okruh prúdi elektrický prúd (obr. 1). S termoelektrickými javmi je teda priama transformácia tepelnej energie na elektrickú.
Veľkosť termoelektribučnej sily sa stanoví približne podľa vzorca E \u003d A (T1 - T2)
22. Magnetické pole - mocenské pole pôsobiace na pohyblivé elektrické poplatky a na telá s magnetickým momentom bez ohľadu na stav ich pohybu; Magnetická zložka elektromagnetického poľa
Sťahovací poplatok q., vytvára magnetické pole okolo seba, ktorých indukcia
kde - rýchlosť elektrónov je vzdialenosťou od elektrónu do oblasti poľa, μ - relatívna magnetická permeabilita média, \\ t μ 0 = 4π · 10 -7 GN / M. - Magnetická konštanta.
Magnetická indukcia - vektorový rozsah, ktorý je výkonom magnetického poľa (jeho účinok na nabitých časticiach) v tomto mieste. Určuje, ako výkon Magnetické pole pôsobí na nabitie pri pohybe pri rýchlosti.
Konkrétnejšie je to takýto vektor, že lorentz výkon, ktorý pôsobí na strane magnetického poľa na nabusčenie pri rýchlosti, sa rovná
23. Podľa zákona Bio-Savara Laplace Obrys dlpre ktoré prúdi prúdi I., vytvára okolo seba magnetické pole, ktorého v určitom okamihu K.
kde je vzdialenosť od bodu K. na aktuálny prvok dl, α - uhol medzi polomerom-vektorom a aktuálnym prvkom dl.
Vektorový smer možno nájsť podľa pravidlo Maxwell (BRASCHIK): Ak je naskrutkovaný kohútik s pravým vláknom v smere prúdu v vodičovom prvku, potom smer pohybu rukoväte bouwn indikuje smer magnetického indukčného vektora.
Aplikácia Bio-Savara-Laplace Zákon na obrysy rôznych typov, dostaneme:
· V strede okruhu kruhového chladiča R. S prúdom prúdu I. magnetická indukcia
· Magnetická indukcia na osi kruhového prúdu 
Kde a. - vzdialenosť od bodu, v ktorej hľadá B. k kruhovej rovine,
· Pole vytvorené nekonečne dlhým vodičom s prúdom na diaľku r. Z vodiča
· Pole vytvorené vodičom konečnej dĺžky na diaľku r.z vodiča (obr. 15) 
· Pole vo vnútri toroid alebo nekonečne dlhá solenoid n. - Počet otáčok na jednotku dĺžky solenoidu (toroid)
Magnetický indukčný vektor je spojený s pevnosťou magnetického poľa podľa pomeru
Objemová hustota energie Magnetické pole:
25 , Na nabitú časticu sa pohybujú v magnetickom poli s indukciou B. s rýchlosťou υ Na strane magnetického poľa je nazvaný sila Lorentzu
a modul tejto sily je rovnaký 
.
Smer sily Lorentzu možno určiť Úľavu ľavej ruky: Ak ste vložili ľavú ruku tak, že kolmo na rýchlostnú zložku indukčného vektora bola v dlani a štyri prsty by boli umiestnené v smere rýchlosti pohybu pozitívneho náboja (alebo proti smeru záporného náboja sadzba), potom ohnutá palca označuje smer sily Lorentz
26 .Princíp prevádzky cyklických urýchľovačov nabitých častíc.
Nezávislosť periódy otáčania t nabitej častíc v magnetickom poli bola použitá americkým vedeckom trávniku v myšlienke cyklotrónu - urýchľovač nabitých častíc.
Cyklotrón Pozostáva z dvoch duangov D1 a D2 - dutých kovových polokalích umiestnených vo vysokom vákuu. Zrýchľovacie elektrické pole je vytvorené v medzere medzi dangmi. Nabitá častica, ktorá sa dostáva do tejto medzery, zvyšuje rýchlosť pohybu a letí do priestoru valcov (dunt). Duangs sú umiestnené v konštantnom magnetickom poli a trajektória častice vo vnútri Duang bude zakrivená okolo kruhu. Keď častica vstúpi do medzery medzi dangmi, polarita elektrického poľa sa zmení a opäť sa zrýchľuje. Zvýšenie rýchlosti je sprevádzané zvýšením polomeru trajektórie. Variabilné pole s frekvenciou ν \u003d 1 / t \u003d (b / 2π) (Q / m) sa aplikuje na takmer duily. Rýchlosť častíc sa zvyšuje medzi rokovaním v rámci pôsobenia elektrického poľa.
27.Ampérový výkon Toto je sila, ktorá pôsobí na vodič, cez ktorý súčasné toky I.magnetické pole
Δ l.- Dĺžka prieskumníka a smer sa zhoduje so súčasným smerom v vodiči.
Ampere Power Module: 
.
Dva paralelný nekonečne dlhý priamy vodič s prúdmi I 1. a I 2. Interakcia s výkonom
kde l. - dĺžka miesta vodiča, \\ t r. - Vzdialenosť medzi vodičmi.
28. Interakcia paralelných prúdov - Ampere Law
Teraz je ľahko možné získať vzorec pre výpočet interakčnej sily dvoch paralelných prúdov.
Takže na dvoch dlhých priamych paralelných vodičoch (obr. 440), ktoré sú vo vzdialenosti R od seba (čo je mnoho, akonáhle 15 menej dĺžok vodičov), konštantné prúdy I 1, I 2.
V súlade s teóriou poľa sa interakcia vodičov vysvetľuje nasledovne: Elektrický prúd v prvom vodiči vytvára magnetické pole, ktoré interaguje s elektrickým prúdom v druhom vodiči. Na vysvetlenie vzniku sily pôsobiaceho na prvom vodiči sú potrebné vodiče "Zmeniť úlohy": druhá vytvára pole, ktoré pôsobí na prvý. Odstráňte mentálne pravú skrutku, otočte ľavou rukou (alebo použite vektorový produkt) a uistite sa, že v prúdoch prúdu v jednom smere, vodiče sú priťahované, a v prúdoch prúdov v opačných smeroch, vodiče sú odpudzované1.
Sila tak pôsobiaca na mieste s dĺžkou Δl druhého vodiča je sila AMPER, je rovná
kde B1 je indukcia magnetického poľa vytvoreného prvým vodičom. Pri nahrávaní tohto vzorca sa berie do úvahy, že indukčný vektor B1 je kolmý na druhý vodič. Indukcia poľa vytvoreného jednosmerným prúdom v prvom dirigenti, na mieste druhého, je rovnaké
Z formulácií (1), (2), vyplýva, že sila pôsobiaca na zvýraznenú časť druhého vodiča sa rovná
29. TOKK s prúdom v magnetickom poli.
Ak nie je vodičom magnetického poľa a otočenie (alebo cievky) s prúdom a umiestnite ho vertikálne, aplikuje pravidlo ľavej ruky na hornú a dolnú stranu otáčania, dostaneme, že elektromagnetické sily f Konajúca sa na nich bude smerovať do rôznych smerov. V dôsledku týchto dvoch síl sa objaví elektromagnetický krútiaci moment M, ktorý spôsobí otočenie otočenia, v tomto prípade v smere hodinových ručičiek. Tento moment
kde D je vzdialenosť medzi stranami obratu.
Otáčka sa otočí magnetickým poľom, kým sa vyskytne, kolmé na magnetické elektrické vedenia poľa (Obr. 50, B). S touto polohou sa bude držať najväčší magnetický tok. V dôsledku toho sa otáčanie alebo cievka s prúdom vyrobeným do vonkajšieho magnetického poľa vždy usilujú o takú pozíciu tak, aby bol cez cievku možný väčší magnetický tok.
Magnetický moment, magnetický dipól moment - Hlavná hodnota charakterizujúca magnetické vlastnosti látky (zdroj magnetizmu, podľa klasickej teórie elektromagnetických javov, sú elektrické makro a mikroobby; uzavretý prúd sa považuje za základný zdroj magnetizmu). Elementné častice, atómové jadrá, elektronické plášte atómov a molekuly majú magnetický moment. Magnetický moment základných častíc (elektróny, protóny, neutróny a iné), ako ukázal kvantový mechanik, je spôsobený existenciou vlastného mechanického momentu - chrbta.
30. Magnetický tok - Fyzická hodnota rovnajúca sa hustote streamingu elektrických vedení prechádzajúcich cez nekonečne malú platformu DS. Prietok F B. Ako integrál magnetického indukčného vektora Na adrese Prostredníctvom konečného povrchu S sa stanoví cez integrál na povrchu.
31. Práca na pohybujúcom sa vodičom s prúdom v magnetickom poli
Zvážte obvod s prúdom vytvoreným stacionárnymi vodičmi a pohybujte sa pozdĺž hnuteľnej jumper L (obr. 2.17). Tento obrys je v externom homogénnom magnetickom poli kolmej na rovinu obrysu.
Na súčasnej dĺžke I (pohyblivého drôtu) L Ampérová sila smeruje doprava:
Nechajte vodič l prejsť rovnobežne so sebou na diaľku DX. V rovnakej dobe práce:
da \u003d FDX \u003d IBLDX \u003d IBDS \u003d IDF
Práca vykonávaná vodičom s prúdom pri pohybe je numericky rovná produktu prúdu na magnetickom toku, ktorá prechádza týmto vodičom.
Vzorec zostáva spravodlivý, ak sa vodič akéhokoľvek tvaru pohybuje v akomkoľvek uhle k magnetickým indukčným vektorovým vektorom.
32. Magnetizácia hmoty . Trvalé magnety môžu byť vyrobené len z relatívne málo látok, ale všetky látky umiestnené v magnetickom poli sa učinia, že sami sa stávajú zdrojmi magnetického poľa. Výsledkom je, že magnetický indukčný vektor v prítomnosti látky sa líši od magnetického indukčného vektora vo vákuu.
Magnetický moment atómu sa skladá z orbitálnych a eigenmátov elektrónov obsiahnutých v jeho zložení, ako aj z magnetického momentu jadra (čo je spôsobené magnetickými momentmi jadra elementárnych častíc - protónov a neutrónov). Magnetický moment jadra je výrazne nižší ako momenty elektrónov; Preto, keď zvažuje mnoho otázok, môžu byť zanedbané a zaistené, že magnetický moment atómu sa rovná vektorovému súčtu magnetických momentov elektrónov. Magnetický moment molekuly môže byť tiež považovaný za rovnaké množstvo magnetických momentov jeho elektrónových komponentov.
Atom je teda komplexný magnetický systém a magnetický moment atómu ako celku je rovný vektorovému súčtu magnetických momentov všetkých elektrónov
Magnetický A nazývajú látky schopné zväčšiť v externom magnetickom poli, t.j. schopné vytvoriť si vlastné magnetické pole. Najbližšia oblasť látok závisí od magnetických vlastností ich atómov. V tomto zmysle sú magnetiky magnetické analógy dielektriky.
Podľa klasických reprezentácií sa atóm skladá z elektrónov pohybujúcich sa v dráhach okolo pozitívne nabitého jadra, z protónov a neutrónov.
Magnetika sú všetky látky, t.j. Všetky látky sú magnetizované v externom magnetickom poli, ale majú rôzne magnetizačné stupne. V závislosti od toho všetka magnetika sú rozdelené do troch typov: 1) diamagnetiky; 2) paramagnetiky; 3) Feromagnetika.
Diamagnetika. - Zahŕňa mnoho kovov (napríklad meď, zinok, striebro, ortuť, bizmus), väčšina plynov, fosforu, síry, kremeň, vody, prevažnej väčšiny organických zlúčenín atď.
V prípade diamagnetiky sa charakterizujú nasledujúce vlastnosti:
2) Vlastné magnetické pole je nasmerované proti vonkajšiemu a mierne oslabuje (m<1);
3) Neexistuje žiadny zostatkový magnetizmus (vlastné magnetické pole Diamagnet zmizne po odstránení vonkajšieho poľa).
Prvé dve vlastnosti naznačujú, že relatívna magnetická permeabilita MadiaMagnetov je len o niečo nižšia ako 1. Napríklad najsilnejší z diagnetov - bizmus - má \u003d 0,99824.
Paramagnetika - Zahŕňa alkalické a alkalické zemské kovy, hliník, volfrám, platinu, kyslík atď.
Pre paramagnety sú charakterizované nasledujúcimi vlastnosťami:
1) Veľmi slabá magnetizácia v externom magnetickom poli;
2) Vlastné magnetické pole je zamerané pozdĺž vonkajšieho a mierne zvyšuje ho (M\u003e 1);
3) Neexistuje žiadny zostatkový magnetizmus.
Z prvých dvoch vlastností Z toho vyplýva, že hodnota je o niečo viac ako 1. Napríklad pre jeden z najsilnejších paramagnets - platina - relatívna magnetická permeabilityM \u003d 1 00036.
33.Feromagnetika - zahŕňa železo, nikel, kobalt, gadolínium, ich zliatiny a zlúčeniny, ako aj niektoré zliatiny a mangánové a chrómové zlúčeniny s nefirromagnetickými prvkami. Všetky tieto látky majú feromagnetické vlastnosti len v kryštalickom stave.
Pre ferromagnets sú charakterizované nasledujúcimi vlastnosťami:
1) Veľmi silná magnetizácia;
2) Vlastné magnetické pole je zamerané pozdĺž vonkajšej a výrazne ho zvyšuje (hodnoty budú migrovať od niekoľkých stoviek až niekoľko stoviek tisíc);
3) Relatívna magnetická permeabilita závisí od veľkosti magnetizačného poľa;
4) Existuje zostatkový magnetizmus.
Doména - makroskopický región v magnetickom kryštáli, v ktorom orientácia vektora spontánnej homogénnej magnetizácie alebo vektora antikonrromagnetizmu (pri teplotách pod bodom Curie alebo Neel, resp.) Definovaný - striktne objednaný otočený alebo posunutý, to znamená, polarizovaný, v porovnaní s Pokyny zodpovedajúceho vektora v priľahlých domén.
Domény sú formácie pozostávajúce z obrovského množstva [objednaných] atómov a niekedy viditeľné voľným okom (veľkosť asi 10-2 cm3).
Domény existujú vo feroelektrických kryštáloch a iných látkach, feroelektrických kryštáloch a iných látkach so spontánnou vzdialenou objednávkou.
Bodu Curie alebo teplota Curie, - teplota fázového prechodu rodu rodu spojeného so skokom podobnou zmenou vlastností symetrie látky (napríklad magneticko-v ferónagnetických, elektrických - v feroelectrics, kryštalochemickom - v usporiadaných zliatinách). Pomenovaný P. Curie. Pri teplotách T pod bodom Curie Q Ferromagnets majú spontánnu (spontánnu) magnetizáciu a určitú magnetickú kryštalickú symetriu. V bode Curi (T \u003d Q) je intenzita tepelného pohybu atómov feromagnetu dostatočná na zničenie svojej spontánnej magnetizácie ("magnetický poriadok") a zmeny v symetrie, v dôsledku toho sa Ferromatický sieť stane Paramagnet. Podobne, antiferomagnets v t \u003d q (v tzv. Antifromagnetickom bode Curie alebo bod Neel), je zničený charakteristickou magnetickou štruktúrou (magnetické centrá) a antiferomagnets sa stanú paramagnzmi. V feroelektrikách a anti-seepoelektroch pri T \u003d Q, tepelný pohyb atómov znižuje spontánnu orientáciu elektrických dipólov elementárnych buniek kryštálovej mriežky. V objednaných zliatinách v mieste Curi (sa nazýva v prípade zliatin aj bod.
Magnetická hysterézia Pozoruje sa v magneticky objednaných látkach (pri určitom teplotnom rozsahu), napríklad v ferromagnets, zvyčajne rozdelení na domény spontánnej (spontánnej) magnetizácie, v ktorom je hodnota magnetizácie (magnetický moment objemovej jednotky) rovnaký, ale pokyny rôznych.
Podľa pôsobenia vonkajšieho magnetického poľa sa počet a veľkosť domén magnetizovaných poľa zvyšuje na úkor iných domén. Magnetizačné vektory jednotlivých domén sa môžu otáčať cez pole. V dostatočnom silnom magnetickom poli je feromagnetický magnetizovaný na sýtosť, a skladá sa z jednej domény s magnetizáciou nasýtenia JS, smerujúcej po vonkajšom poli H.
Typická závislosť magnetizácie z magnetického poľa v prípade hysterézie
34. Magnetické pole pôdy
Ako je známe, magnetické pole je špeciálny typ napájania, ktoré ovplyvňuje telá s magnetickými vlastnosťami, ako aj na pohyblivé elektrické náboje. Magnetické pole sa do určitej miery môže považovať za osobitný druh hmoty, ktorý prenáša informácie medzi elektrickými poplatkami a telami s magnetickým momentom. V súlade s tým je magnetické pole Zeme takéto magnetické pole, ktoré je vytvorené na úkor faktorov spojených s funkčnými vlastnosťami našej planéty. To znamená, že geomagnetické pole je vytvorené samotným pozemným, a nie externými zdrojmi, hoci ten, ktorý má určitý vplyv na magnetické pole.
Vlastnosti magnetického poľa Zeme teda nevyhnutne závisia od charakteristík jej pôvodu. Hlavnou teóriou, ktorá vysvetľuje výskyt tohto napájania je spôsobený prúdom v tekutom kovovom jadre planéty (teplota jadra je taká vysoká, že kovy sú v kvapalnom stave). Energia magnetického poľa Zeme je generovaná takzvaným hydromagnetickým dynamákovým mechanizmom, ktorý je spôsobený multidrikcionalitami a asymetrou elektrických prúdov. Vytvárajú zvýšenie elektrických výbojov, čo vedie k uvoľneniu tepelnej energie a vzniku nových magnetických polí. Je zvedavý, že mechanizmus hydromagnetického dynamo má schopnosť "seba-excitáciu", to znamená, že aktívna elektrická aktivita vo vnútri zemegule neustále vytvára geomagnetické pole bez vonkajšieho vplyvu.
35. Magnetizácia - Vector Fyzické množstvo charakterizujúce magnetický stav makroskopického telesa. Menu je zvyčajne definované ako magnetický moment jednotky objemu látky:
M je magnetizačný vektor; - vektorový magnetický moment; V-objem.
Všeobecne platí, že prípad nehomogénnych, na jeden alebo iný dôvod, životné prostredie) magnetizácia je vyjadrená ako
a je funkcia súradníc. Tam, kde je celkový magnetický moment molekúl v objeme DV komunikácie medzi M a napätím magnetického poľa H v diamagnetických a paramagnetických materiáloch, zvyčajne lineárne (aspoň s nie príliš veľké magnetizačné polia):
kde χm sa nazýva magnetická citlivosť. Vo feromagnetických materiáloch neexistuje jednoznačná komunikácia medzi m a h kvôli magnetickej hysterézii a opísať závislosť používajú magnetickú citlivosť Tensor.
Magnetické pole napätie (Štandardné označenie H) - Vector Fyzikálna hodnota rovnajúca sa rozdielu v magnetickom indukčnom vektore B a magnetizačný vektor M.
V medzinárodnom systéme jednotiek (C): H \u003d (1 / μ 0) B - M kde μ 0 je magnetická konštanta.
Magnetická permeabilita - fyzikálne množstvo, koeficient (v závislosti od vlastností média), ktorý charakterizuje vzťah medzi magnetickou indukciou B a napätím magnetického poľa H v látke. Pre rôzne médiá, tento koeficient je iný, preto hovoria o magnetickej permeabilite špecifického média (naznačujúcu jeho zloženie, stav, teplotu atď.).
Zvyčajne je označený gréckom písmenom μ. Môže to byť skalárny (v izotropných látkach) a tenzor (v anizotropiku).
Všeobecne platí, že vzťah medzi magnetickou indukciou a pevnosťou magnetického poľa prostredníctvom magnetickej permeability
a vo všeobecnosti by sa tu mali chápať ako tenzor, ktorý v zázname komponentu
Zvážte situáciu: Náboj Q 0 vstupuje do elektrostatického poľa. Toto elektrostatické pole vytvára aj niektoré nabité telesá alebo telesné telá, ale nezaujíma nás. Pre poplatok Q 0 je pole silou, ktorá môže pracovať a posúvať tento poplatok v poli.
Prevádzka elektrostatického poľa nezávisí od trajektórie. Prevádzka poľa Pri pohybe náboja pozdĺž uzavretej trajektórie je nula. Z tohto dôvodu sa nazýva sila elektrostatického poľa konzervatívnya samotné pole sa nazýva potenciál.
Potenciál
Systém "Poplatok je elektrostatickým poľom" alebo "poplatok za poplatok" má potenciálnu energiu, rovnako ako systém "gravitačné pole - telo" má potenciálnu energiu.
Vyzýva sa fyzikálna skalárna hodnota charakterizujúca energetický stav poľa potenciál Tento bod poľa. Box je umiestnený v poli Q, má potenciálnu energiu W. Potenciál je charakteristika elektrostatického poľa.
Pripomeňme potenciálnu energiu v mechanike. Potenciálna energia je nula, keď je telo na Zemi. A keď telo vyvoláva nejakú výšku, hovoria, že telo má potenciálnu energiu.
Pokiaľ ide o potenciálnu energiu v elektrickej energii, neexistuje nulová úroveň potenciálnej energie. Je zvolený ľubovoľne. Preto je potenciál relatívnou fyzickou hodnotou.
V mechanike tela sa snažia zaujať pozíciu s najmenšou potenciálnou energiou. V elektrickej energii, podľa pôsobenia polí sily, pozitívne nabitý orgán má tendenciu pohybovať sa z bodu s vyšším potenciálom do bodu s nižším potenciálom a negatívne nabitým telom - naopak.
Potenciálna energia poľa je práca, ktorá elektrostatická sila vykonáva, keď sa nabil z tohto bodu poľa do bodu s nulovým potenciálom.
Zvážte konkrétny prípad, keď je elektrostatické pole vytvorené elektrickým nábojom Q. Ak chcete študovať potenciál takéhoto odboru, nie je potrebné, aby sa poplatok Q. Môžete vypočítať potenciál akéhokoľvek bodu takéhoto poľa umiestneného vo vzdialenosti R z nabitia Q.
Dielektrická permeabilita média má známú hodnotu (tabuľku), charakterizuje médium, v ktorom je pole. Pre vzduch je rovný jednému.
Potenciálny rozdiel
Prevádzka poľa na presunutie poplatku z jedného miesta na druhé, sa nazýva rozdiel v potenciách
Tento vzorec môže byť reprezentovaný v inej forme.
Ekvipotenciálny povrch (riadok) - povrch rovnakého potenciálu. Práca na pohybe náboja pozdĺž ekvivalentného povrchu je nula.
Napätie
Rozdiel potenciálov sa nazýva elektrické napätie Za predpokladu, že sily tretích strán nekonajú, alebo ich činnosť nemožno zanedbať.
Napätie medzi dvoma bodmi v homogénnom elektrickom poli umiestnenom na jednom riadku napätia sa rovná produktu vektora modulu pevnosti poľa pre vzdialenosť medzi týmito bodmi.
Prúd závisí od napätia v okruhu a energii nabitej častíc.
Princíp superpozície
Potenciál poli vytvoreného viacerými obvineniami sa rovná algebru (s prihliadnutím na potenciálne označenie) súčtu potenciálov polí každej oblasti samostatne
Pri riešení problémov vzniká mnoho zmätku pri určovaní potenciálneho znamenia, potenciálneho rozdielu, práce.
Obrázok zobrazuje líniu napätia. V akom bode je pole potenciál väčší?
Správna odpoveď je bod 1. Pripomeňme, že napínacie linky začínajú pozitívneho poplatku, čo znamená, že pozitívny poplatok je vľavo, preto má maximálny potenciál extrémny ľavý bod.
Ak sa vyskytne štúdia v teréne, ktorá je vytvorená záporným nábojom, potenciálny potenciálny potenciál má zápornú hodnotu, je ľahké sa uistiť, že vo vzorci nahradí náhradu znakom "mínus". Ďalej od negatívneho poplatku, skutočnosť, že potenciál poľa je viac.
Ak sa pozitívny poplatok pohybuje pozdĺž napínacích čiar, potenciálny rozdiel a práca sú pozitívne. Ak sa záporný poplatok pohybuje pozdĺž čiary napätia, potenciálny rozdiel má znamenie "+", práca má znamenie "-".
Vedúce elektróny neopúšťajú spontánne kovové v výraznom množstve. To je vysvetlené tým, že kov je pre nich potenciálnou jamkou. Nechajte kov je možné len na tie elektróny, ktorých energia je dostatočná na prekonanie potenciálnej bariéry existujúcej na povrchu. Sily spôsobené týmto bariérou majú nasledujúci pôvod. Náhodné odstránenie elektrónu z vonkajšej vrstvy pozitívnych mriežkových iónov vedie k výskytu v mieste, ktoré elektrónové listy, nadmerný kladný náboj.
Coulbum Interakcia s týmto nábojom spôsobuje elektrón, ktorého rýchlosť nie je veľmi vysoká, vráťte sa späť. Individuálne elektróny teda opúšťajú kovový povrch, odstránený z nej do niekoľkých interatomických vzdialeností a potom sa otáčajú späť. V dôsledku toho je kov obklopený jemným oblakom elektrónov. Tieto oblak tvorí spolu s vonkajšou vrstvou iónov dvojitou elektrickou vrstvou (obr. 60.1; hrnčeky - ióny, čierne body - elektróny). Sily pôsobiace na elektrónov v takej vrstve sú nasmerované do kovu.
Práca vykonávaná proti týmto sílom pri prekladaní elektrónu z kovu smerom von, príde k zvýšeniu potenciálnej energie elektrónu
Potenciálna energia valentných elektrónov vo vnútri kovu je teda menšia ako mimo kovu, množstvom rovnajúcou sa hĺbke potenciálnej jamy (obr. 60.2). Zmena energetiky sa vyskytuje v dĺžke rádovo niekoľkých interaktívnych vzdialeností, takže steny jamiek môžu byť považované za vertikálne.
Potenciálna energia elektrónu a potenciál bodu, v ktorom je elektrón umiestnený, majú opačné znamenia. Z toho vyplýva, že potenciál vnútri kovu je väčší ako potenciál v bezprostrednej blízkosti jeho povrchu (jednoducho budeme hovoriť o stručnosti "na povrchu"), veľkosťou
Správa kovu nadmerného poplatku zvyšuje potenciál na povrchu, ako aj vo vnútri kovu. Potenciálna elektrónová energia je redukovaná (obr. 60.3, A).
Pripomeňme, že hlavná a potenciálna energia v nekonečno sa prijíma na začiatok odkazu. Správa záporného náboja znižuje potenciál vnútri a mimo kovu. Potenciálna energia elektrónu sa teda zvyšuje (obr. 60.3, b).
Celková energia elektrónu v kovu sa skladá z potenciálnych a kinetických energií. V § 51 sa zistilo, že s absolútnou nulou boli hodnoty kinetickej energie elektronických elektrónov vodivosti v rozsahu od nuly do zhody s hladinou energie ete. Na obr. 60.4 Úrovne energie zóny vedenia sú zapísané v potenciálnej jamke (bodkovaná čiara znázornená s úrovňami neobsadená). Ak chcete odstrániť z kovu, musia byť uvedené rôzne elektróny, nie rovnakú energiu.
Tak, elektrón umiestnený na najnižšej úrovni vedenia, je potrebné informovať energiu pre elektrón Fermiho, energia je dostatočná.
Najmenšia energia, ktorú musí byť elektrón informovaný, aby bol odstránený z tuhého alebo kvapalného telesa do vákua, nazýva sa prevádzka výstupu. Pracovný výstup je vyrobený na označenie, kde F je hodnota, ktorá sa nazýva potenciál výstupu.
V súlade s vyššie uvedeným je prevádzka elektrónového výstupu z kovu určená výrazom
Tento výraz sme dostali za predpokladu, že teplota kovu je 0 K. Pri iných teplotách je výstupná práca definovaná aj ako rozdiel v hĺbke potenciálnej studne a úrovne Fermi, to znamená, že definícia (60.1) je distribuované na akúkoľvek teplotu. Rovnaká definícia sa vzťahuje na polovodiče.
Úroveň Fermi závisí od teploty (pozri vzorca (52.10)). Okrem toho, vzhľadom na tepelnú rozťažnosť zmeny priemerných vzdialeností medzi atómami, hĺbka potenciálnych jamiek sa mierne zmenila, to vedie k tomu, že prevádzka výstupu je mierne závislá od teploty.
Prevádzka výstupu je veľmi citlivá na stav kovového povrchu, najmä s čistotou. So riadne povrchovým povlakom môžete výrazne znížiť výstup. Napríklad aplikovanie vrstvy oxidu kovov alkalickej zeminy na povrchu volfrámu (CA, SR, BA) znižuje prevádzku výstupu od 4,5 EV (pre čisté W) na 1,5-2.
§ 104. Prevádzka elektrónového výstupu z kovu
Ako ukazujú skúsenosti, voľné elektróny pri normálnych teplotách prakticky neopúšťajú kov. Preto by malo byť v povrchovej vrstve kovu oneskorené elektrické pole, ktoré zabraňuje výstupu elektrónov z kovu do okolitého vákuu. Práca, ktorá je potrebné vynaložiť na odstránenie elektrónu z kovu do vákua prevádzkové práce. Ukazujeme na dva pravdepodobné dôvody na vzhľad výstupu:
1. Ak je elektrón odstránený z kovu z nejakého dôvodu, potom v mieste, v ktorom sa dochádza na elektrón, nadmerný kladný náboj nastane a elektrón je priťahovaný k pozitívnemu náboju vyvolanému nimi.
2. Samostatné elektróny, opustenie kovu, sú z nej odstránené vo vzdialenosti poradia atómovej a tým vytvárajú "elektronický cloud" kovový povrch, ktorej hustota sa rýchlo znižuje. Tento oblak spolu s vonkajšou vrstvou pozitívnych mriežkových iónov dvojitá elektrická vrstvaoblasť je ako pole plochého kondenzátora. Hrúbka tejto vrstvy sa rovná niekoľkým interaktívnym vzdialenostiam (10 -10 -10 -10 m). Nevytvára elektrické pole vo vonkajšom priestore, ale zabraňuje uvoľneniu voľných elektrónov z kovu.
Elektrón pri odchode z kovu musí teda prekonať elektrické pole dvojvrstvovej vrstvy oneskorenia jeho elektrického poľa. Rozdiel potenciálov v tejto vrstve povrchový potenciál skokuprevádzkou výstupu ( ALE) kovový elektrón:
kde e -poplatok elektrónov. Vzhľadom k tomu, že elektrické pole chýba mimo dvojitej vrstvy, stredný potenciál je nula a potenciál vnútri kovu je pozitívny a rovný . Potenciálna energia voľného elektrónu vo vnútri kovu je rovná - e. a je to záporné vákuum. Na základe toho môžeme predpokladať, že celý objem kovu pre elektróny vodivosti predstavuje potenciálnu jamu s plochým dnom, ktorej hĺbka je rovná prevádzke výstupu ALE.
Odchodová práca je vyjadrená v elektrón-volta(EV): 1 EV sa rovná práci, ktorú vykonáva pole s pohybom elementárneho elektrického náboja (nabitia sa rovná náboju elektrónu), keď sa potenciálny rozdiel prechádza v 1 V. Pretože elektrónový náboj je 1, 6 ° 10 -19 kl, potom 1 EV \u003d 1,610 -19 J.
Práca výstupu závisí od chemickej povahy kovov a od čistoty ich povrchu a kolíše v priebehu niekoľkých elektrónových voltov (napríklad v draslíku A.\u003d 2.2 EV, na platine A.\u003d 6.3 EV). Určitým spôsobom k povrchovým povlakom môžete výrazne znížiť prevádzku výstupu. Napríklad, ak sa vzťahuje na povrch volfrámu (ALE= 4,5 EV)vrstva oxidu kovu alkalického pôdy (SA, SR, BA), prevádzka výstupu sa zníži na 2 eV.
§ 105. Fenomény em relácie a ich použitie
Ak ste informovali elektróny v kovoch, energia potrebná na prekonanie prevádzky výstupu, časť elektrónov môže opustiť kov, v dôsledku čoho je pozorovaný fenomén emisií elektrónov, alebo elektronické emisie. V závislosti od spôsobu komunikácie sa energetický elektrón rozlišuje termoelektronickou, fotoelektrónovou, sekundárnymi elektronickými a automatickými emisiami.
1. Termoelektronické emisie- Toto je emisie elektrónov s vyhrievanými kovmi. Koncentrácia voľných elektrónov v kovoch je preto dostatočne vysoká, a to aj pri priemerných teplotách, v dôsledku distribúcie elektrónov v rýchlostiach (pomocou energií), niektoré elektróny majú energiu dostatočnú na prekonanie potenciálnej bariéry na okraji kovu. S rastúcou teplotou, počtom elektrónov, kinetická energia tepelného pohybu, ktorej je viac ako prevádzka produkcie, fenomén termoelektronických emisií je viditeľný.
Štúdium vzorov termoelektronických emisií môže byť vykonaná pomocou najjednoduchšej dvojplotovej lampy - vákuovej diódy.reprezentujúci dumpingový valec obsahujúci dve elektródy: katóda K.a anódy ALE.V najjednoduchšom prípade, katóda slúži závitom z žiaruvzdorného kovu (napríklad volfrámu), žiarovka úrazom elektrickým prúdom. ANODE najčastejšie má tvar kovového valca obklopujúcej katódu. Ak je dióda zapnutá v reťazci, ako je znázornené na obr. 152, potom pri ovplyvňovaní katódy a krmiva na anódu kladného napätia (vzhľadom na katódu) v anódovom reťazci diódy je prúd. Ak zmeníte polaritu batérie B. A, aktuálne zastávky, bez ohľadu na to, koľko je katóda. V dôsledku toho katóda jedáte negatívne častice - elektróny.
Ak si zachováte teplotu valcovanej katódy, aby ste konštanili a vyberte závislosť protokolu anódy I. az anodického napätia U. ale, - Volt-Ampere Charakteristika(Obr. 153) Ukazuje sa, že nie je lineárna, to znamená, že pre vákuovú diódu sa zákon oHM neuskutoční. Závislosť termoelektronického prúdu I.z anodického napätia v oblasti malých kladných hodnôt U.popisovať Zákonom troch sekúnd(Inštalovaný ruským fyzikom S. A. Boguslavským (1883-1923) a americký fyzik I. Lengmur (1881-1957)):
kde At-koeficient v závislosti od tvaru a veľkosti elektród, ako aj ich vzájomného umiestnenia.
S zvýšením napätia anózu sa prúd zvýši na maximálnu hodnotu. I. z nás top Sýtosť. To znamená, že takmer všetky elektróny opúšťajúce katódou dosiahne anódu, takže ďalšie zvýšenie sily terénu nemôže viesť k zvýšeniu termoelektronického prúdu. V dôsledku toho je hustota nasýteného prúdu charakterizuje emisnú schopnosť katódového materiálu.
Určuje sa hustota prúdu sýtosti richardson's Formula - mŕtvy,odvodené teoreticky na základe kvantovej štatistiky:
kde ALE -elektrónový výstup z katódy, T. - termodynamická teplota, S- konštantné, teoreticky rovnaké dojenie všetkých kovov (to nie je potvrdené experimentom, ktorý sa zdá byť vysvetlený povrchovými účinkami). Zníženie výstupnej prevádzky vedie k prudkému zvýšeniu hustoty saturačného prúdu. Preto sa používajú oxidové katódy (napríklad niklové, potiahnuté oxidom kovov alkalických zemín), ktorého prevádzka je rovná 1-1,5 eV.
Na obr. 153 Prezentované vlastnosti volt-ampér pre dve teploty katódy: T. 1 I. T. 2 a T. 2 \u003e T. 1 . Szvýšenie teploty katódovej eminácie elektrónov z katód intenzívne, zatiaľ čo saturačný prúd sa zvyšuje. Pre U. A \u003d 0 K dispozícii je prúd anódy, t.j. Niektoré elektróny emitované katódou majú energiu dostatočnú na prekonanie prevádzky výstupu a dosiahnuť anódu bez aplikácie elektrickej poľa.
Účinok termoelektronických emisií sa používa v zariadeniach, v ktorých je prietok elektrónov potrebný vo vákuu, napríklad v elektronických svietidlách, röntgenových lúčech, elektronických mikroskopoch atď. Elektronické svietidlá sú široko používané v elektrotechnických a rádiových inžinierstve, automatizácii a telemechanike Pre rektifikáciu variabilných prúdov, posilnenie elektrických signálov a variabilných prúdov, generovanie elektromagnetických oscilácie v t. D. V závislosti od účelu svietidiel sa používajú ďalšie riadiace elektródy.
2. Fotografie Elektronické emisie- Toto je emisie elektrónov z kovu pod prúdom svetla, ako aj elektromagnetické žiarenie (napríklad röntgenové žiarenie). Hlavné vzory tohto fenoménu budú rozobraté pri zvažovaní fotovoltaického účinku.
3. Sekundárne elektronické emisie- Toto je vyžarovanie elektrónov s povrchom kovov, polovodičov alebo dielektrikov v bombardovaní ich elektrónového lúča. Sekundárny prietok elektrónov pozostáva z elektrónov odrazených povrchu (elastické a nezrazené elektróny odrazené) a "skutočne" sekundárne elektróny - elektróny, zlikvidované z kovu, polovodičov alebo dielektriky primárnymi elektrónmi.
Pomer počtu sekundárnych elektrónov n. 2 k primárnemu n. 1 , spôsobili emisie pomer sekundárneho elektronického emisia:
Koeficient závisí od povahy povrchového materiálu, energie bombardovacích častíc a ich kvapky na povrchu. V polovodičoch a dielektrikách viac ako kovy. To je vysvetlené skutočnosťou, že v kovoch, kde je koncentrácia elektrónov vodivosti veľké, sekundárne elektróny, často k nim, stratia energiu a nemôžu opustiť kov. V polovodičoch a dielektrikách, vzhľadom na nízku koncentráciu elektrónov vodivosti kolízie sekundárnych elektrónov, sa vyskytujú oveľa menej často a pravdepodobnosť výstupu sekundárnych elektrónov z emititky sa niekoľkokrát zvyšuje.
Napríklad na obr. 154 poskytuje kvalitatívnu závislosť sekundárneho emisného koeficientu z energie E.padajúce elektróny pre CCL. So zvyšujúcimi sa elektrónmi zvyšuje sa, pretože primárne elektróny sú hlbšie do kryštálovej mriežky, a preto vyraďujú viac sekundárnych elektrónov. Avšak, pri určitej energii primárnych elektrónov začína znižovať. Je to spôsobené tým, že s nárastom hĺbky prieniku primárnych elektrónov je sekundárne čoraz ťažšie prelomiť na povrch. Hodnota Max pre CLDS12 (pre čisté kovy nepresahuje 2).
Fenomén sekundárnej emisií sa používa v fotoelektronické multiplikátory(FEU) uplatniteľné na zvýšenie slabých elektrických prúdov. Feu je vákuová trubica s fotokatóde a anódy A, medzi ktorými sa nachádza niekoľko elektród - Žiara(Obr. 155). Elektrony, eliminované z fotokatódu pod pôsobením svetla, padajú na Eminter E 1, prejdú zrýchľujúcim potenciálnym rozdielom medzi K a E 1. Z Emitter E 1 je vyradený elektróny. Elektronický prúd je teda odoslaný do Emitter E 2 a proces multiplikácie sa opakuje na všetkých nasledujúcich emistách. Ak FEU obsahuje n.emitenti, potom na anóde A, nazývaný zberateľ,ukazuje sa zosilnené B. n. Times fotoelektronický prúd.
4. Auto-elektronické emisie- Toto je emisie elektrónov z povrchu kovov pod pôsobením silného vonkajšieho elektrického poľa. Tieto javy sa môžu pozorovať u dumpingovej skúmavky, pričom konfigurácia elektród (katódová hrana, anódy je vnútorným povrchom trubice) umožňuje približne 10 3 napätím na prijímanie elektrických polí s pevnosťou približne 10 7 V / m. S postupným zvýšením napätia už pri intenzite poľa na povrchu katódy, približne 10,5 -10 6 V / M nastáva slabý prúd kvôli elektrónom emitovaným katódou. Sila tohto prúdu sa zvyšuje so zvýšením napätia na trubici. Prúdy sa vyskytujú v chladnej katódi, takže opísaný jav sa tiež nazýva Studených emisií.Vysvetlenie mechanizmu tohto fenoménu je možné len na základe kvantovej teórie.
