สูตรการทำงานของอิเล็กตรอน

ในโลหะมีอิเล็กตรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งก่อตัวเป็นก๊าซอิเล็กตรอนและมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน เนื่องจากอิเลคตรอนการนำไฟฟ้าถูกกักไว้ภายในโลหะ ดังนั้นจึงมีแรงอยู่ใกล้พื้นผิวที่กระทำต่ออิเล็กตรอนและพุ่งเข้าไปภายในโลหะ เพื่อให้อิเล็กตรอนปล่อยให้โลหะเกินขอบเขตของมัน จะต้องทำงานบางอย่าง A กับกองกำลังเหล่านี้ซึ่งเรียกว่า ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนทำจากโลหะ งานนี้แตกต่างตามธรรมชาติสำหรับโลหะต่างๆ

พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนภายในโลหะมีค่าคงที่และเท่ากับ:

W p = -eφ , โดยที่ j คือศักย์ไฟฟ้าภายในโลหะ

เมื่ออิเล็กตรอนผ่านชั้นอิเล็กตรอนบนพื้นผิว พลังงานศักย์จะลดลงอย่างรวดเร็วตามค่าของฟังก์ชันการทำงานและจะกลายเป็นศูนย์นอกโลหะ การกระจายพลังงานอิเล็กตรอนภายในโลหะสามารถแสดงเป็นศักย์ได้เช่นกัน

ในการตีความข้างต้น ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจะเท่ากับความลึกของหลุมศักย์ไฟฟ้า กล่าวคือ

ออก = eφ

ผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิกของโลหะ ซึ่งสันนิษฐานว่าความเร็วของอิเล็กตรอนในโลหะเป็นไปตามกฎการกระจายของแมกซ์เวลล์และมีค่าเท่ากับศูนย์ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงอิเล็กตรอนการนำไฟฟ้าเป็นไปตามสถิติควอนตัม Fermi-Dirac ตามที่ความเร็วของอิเล็กตรอนเป็นศูนย์สัมบูรณ์และพลังงานของพวกมันจึงไม่เป็นศูนย์

พลังงานสูงสุดที่อิเล็กตรอนมีที่ศูนย์สัมบูรณ์เรียกว่าพลังงาน Fermi E F ทฤษฎีควอนตัมของการนำไฟฟ้าของโลหะตามสถิติเหล่านี้ ให้การตีความฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกัน ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากโลหะเท่ากับความแตกต่างระหว่างความสูงของอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น eφ และพลังงาน Fermi

ออก = eφ "- E F

โดยที่ φ "คือค่าเฉลี่ยของศักย์สนามไฟฟ้าภายในโลหะ

ตารางฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากสารอย่างง่าย

ตารางแสดงค่าของฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับตัวอย่างคริสตัลไลน์ ซึ่งพื้นผิวที่ทำความสะอาดด้วยสุญญากาศโดยการเผาหรือการบำบัดทางกล ข้อมูลที่น่าเชื่อถือไม่เพียงพออยู่ในวงเล็บ

สาร	สูตรของสาร	ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอน (W, eV)
อลูมิเนียม
เบริลเลียม
คาร์บอน (กราไฟท์)
เจอร์เมเนียม
แมงกานีส
โมลิบดีนัม
แพลเลเดียม
praseodymium
ดีบุก (แบบฟอร์มγ)
ดีบุก (แบบฟอร์มβ)
สตรอนเทียม
ทังสเตน
เซอร์โคเนียม

ในโลหะมีอิเล็กตรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งก่อตัวเป็นก๊าซอิเล็กตรอนและมีส่วนร่วมในการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน เนื่องจากอิเลคตรอนการนำไฟฟ้าถูกกักไว้ภายในโลหะ ดังนั้นจึงมีแรงอยู่ใกล้พื้นผิวที่กระทำต่ออิเล็กตรอนและพุ่งเข้าไปภายในโลหะ เพื่อให้อิเล็กตรอนสามารถออกจากโลหะเกินขอบเขตของมันได้ งาน A ต้องทำกับแรงเหล่านี้ซึ่งเรียกว่าฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากโลหะ งานนี้แตกต่างตามธรรมชาติสำหรับโลหะต่างๆ

พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนภายในโลหะมีค่าคงที่และเท่ากับ:

Wp = -eφ โดยที่ j คือศักย์ไฟฟ้าภายในโลหะ

21. ติดต่อความต่างศักย์ คือความต่างศักย์ระหว่างตัวนำที่เกิดขึ้นเมื่อตัวนำสองตัวที่ต่างกันมาสัมผัสกับอุณหภูมิเดียวกัน

เมื่อตัวนำสองตัวที่มีฟังก์ชันการทำงานต่างกันมาสัมผัสกัน ประจุไฟฟ้าจะปรากฏบนตัวนำ และระหว่างจุดสิ้นสุดอิสระ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ความต่างศักย์ระหว่างจุดนอกตัวนำใกล้พื้นผิวเรียกว่าความต่างศักย์สัมผัส เนื่องจากตัวนำไฟฟ้ามีอุณหภูมิเท่ากัน หากไม่มีแรงดันไฟฟ้า สนามสามารถมีได้เฉพาะในชั้นขอบเขตเท่านั้น (กฎของโวลตา) แยกแยะความแตกต่างระหว่างความต่างศักย์ภายใน (เมื่อโลหะสัมผัสกัน) และภายนอก (ในช่องว่าง) ค่าความต่างศักย์หน้าสัมผัสภายนอกเท่ากับผลต่างระหว่างฟังก์ชันการทำงานที่อ้างถึงประจุอิเล็กตรอน หากตัวนำเชื่อมต่อกันเป็นวงแหวน EMF ในวงแหวนจะเท่ากับ 0 สำหรับโลหะหลายคู่ ค่าของความต่างศักย์หน้าสัมผัสจะอยู่ในช่วงตั้งแต่หนึ่งในสิบของโวลต์ถึงสองสามโวลต์

การกระทำของเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกนั้นขึ้นอยู่กับการใช้เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริกสาระสำคัญคือเมื่อจุดเชื่อมต่อ (ทางแยก) ของโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันถูกทำให้ร้อน ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างปลายอิสระซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า หรือที่เรียกว่า แรงเทอร์โมอิเล็กโทรโมทีฟ (thermo-emf) หากคุณปิดเทอร์โมอิเลเมนต์ (เทอร์โมคัปเปิล) กับความต้านทานภายนอก กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านวงจร (รูปที่ 1) ดังนั้นด้วยปรากฏการณ์เทอร์โมอิเล็กทริกจึงมีการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง

ขนาดของแรงเทอร์โมอิเล็กโทรโมทีฟถูกกำหนดโดยสูตร E = a (T1 - T2) โดยประมาณ

22. สนามแม่เหล็ก - สนามแรงที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่และวัตถุที่มีโมเมนต์แม่เหล็ก โดยไม่คำนึงถึงสถานะของการเคลื่อนที่ องค์ประกอบแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ค่าขนย้าย NSทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวเอง โดยมีการเหนี่ยวนำเป็น

โดยที่ความเร็วของอิเล็กตรอนคือระยะทางจากอิเล็กตรอนถึงจุดที่กำหนดของสนาม μ - การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ของตัวกลาง μ 0 = 4π · 10 -7 H / m- ค่าคงที่แม่เหล็ก

การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก- ปริมาณเวกเตอร์ซึ่งเป็นลักษณะแรงของสนามแม่เหล็ก (การกระทำของอนุภาคที่มีประจุ) ที่จุดที่กำหนดในอวกาศ กำหนดแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว

โดยเฉพาะอย่างยิ่งมันเป็นเวกเตอร์ที่แรงลอเรนซ์กระทำจากด้านข้างของสนามแม่เหล็กบนประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับ

23. ตามกฎหมายไบโอ-สาวิต-ลาปลาซ องค์ประกอบรูปร่าง ดลที่กระแสไหลผ่าน ผมทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวเองซึ่งเกิดการเหนี่ยวนำขึ้น ณ จุดใดจุดหนึ่ง K

ระยะห่างจากจุดไหน Kสู่ธาตุปัจจุบัน ดล, α - มุมระหว่างเวกเตอร์รัศมีกับองค์ประกอบปัจจุบัน ดล.

หาทิศทางของเวกเตอร์ได้โดย กฎของแมกซ์เวลล์(gimbal): หากคุณขัน gimbal ด้วยเกลียวขวาในทิศทางของกระแสในองค์ประกอบตัวนำ ทิศทางการเคลื่อนที่ของด้ามจับจะแสดงทิศทางของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

การใช้กฎหมาย Bio-Savart-Laplace กับรูปทรงประเภทต่างๆ เราได้รับ:

ที่จุดศูนย์กลางของรัศมีวงเลี้ยวเป็นวงกลม NSด้วยกำลังในปัจจุบัน ผมการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

การเหนี่ยวนำแม่เหล็กบนแกนกระแสวงกลม ที่ไหน NSคือระยะทางจากจุดที่ NSสู่ระนาบของกระแสน้ำวน

สนามที่สร้างขึ้นโดยตัวนำที่ยาวเป็นอนันต์กับกระแสที่ระยะทาง NSจากตัวนำ

สนามที่สร้างขึ้นโดยตัวนำที่มีความยาว จำกัด ที่ระยะทาง NSจากตัวนำ (รูปที่ 15)

สนามภายใน toroid หรือโซลินอยด์ยาวอนันต์ NS- จำนวนรอบต่อหน่วยความยาวของโซลินอยด์ (toroid)

เวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กสัมพันธ์กับความแรงของสนามแม่เหล็กโดยความสัมพันธ์

ความหนาแน่นของพลังงานจำนวนมากสนามแม่เหล็ก:

25 . อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กด้วยการเหนี่ยวนำ NSด้วยความเร็ว υ , จากด้านข้างของสนามแม่เหล็กมีแรงเรียกว่า โดยแรงลอเรนซ์

และโมดูลัสของแรงนี้คือ .

ทิศทางของแรงลอเรนซ์สามารถกำหนดได้โดย กฎมือซ้าย: หากคุณวางมือซ้ายเพื่อให้องค์ประกอบของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำตั้งฉากกับความเร็วเข้าสู่ฝ่ามือและสี่นิ้วจะอยู่ในทิศทางของความเร็วของการเคลื่อนที่ของประจุบวก (หรือกับทิศทางของความเร็วของ ประจุลบ) จากนั้นนิ้วโป้งงอจะแสดงทิศทางของแรงลอเรนซ์

26 .หลักการทำงานของเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุเป็นวัฏจักร

ความเป็นอิสระของระยะเวลาการหมุน T ของอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็กถูกใช้โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Lawrence ในแนวคิดของ cyclotron - เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ

ไซโคลตรอนประกอบด้วยสองดี 1 และ D 2 - ครึ่งกระบอกสูบโลหะกลวงวางในสุญญากาศสูง สนามไฟฟ้าเร่งถูกสร้างขึ้นในช่องว่างระหว่างดี อนุภาคที่มีประจุตกลงไปในช่องว่างนี้จะเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนที่และบินเข้าไปในช่องว่างของครึ่งสูบ (ดี) ดีวางอยู่ในสนามแม่เหล็กคงที่ และวิถีของอนุภาคภายในดีจะโค้งงอเป็นวงกลม เมื่ออนุภาคเข้าไปในช่องว่างระหว่างตัวดีเป็นครั้งที่สอง ขั้วของสนามไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปและจะเร่งตัวขึ้นอีกครั้ง การเพิ่มความเร็วมาพร้อมกับการเพิ่มรัศมีของวิถี ในทางปฏิบัติ สนามสลับที่มีความถี่ ν = 1 / T = (B / 2π) (q / m) ถูกนำไปใช้กับดีส์ ความเร็วของอนุภาคในแต่ละครั้งจะเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาระหว่างตัวดีภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า

27.แรงแอมแปร์ นี่คือแรงที่กระทำต่อตัวนำซึ่งกระแสไหลผ่าน ผมในสนามแม่เหล็ก

Δ l- ความยาวของตัวนำและทิศทาง ตรงกับทิศทางของกระแสในตัวนำ

โมดูลัสแรงแอมแปร์: .

ตัวนำตรงยาวขนานอนันต์สองตัวพร้อมกระแส ฉัน 1และ ฉัน2โต้ตอบกันด้วยกำลัง

ที่ไหน l- ความยาวของส่วนตัวนำ NS- ระยะห่างระหว่างตัวนำ

28. ปฏิกิริยาของกระแสคู่ขนาน - กฎของแอมแปร์

ตอนนี้คุณสามารถรับสูตรสำหรับคำนวณความแรงของการโต้ตอบของกระแสคู่ขนานสองกระแสได้อย่างง่ายดาย

ดังนั้นบนตัวนำขนานตรงยาวสองตัว (รูปที่ 440) ซึ่งอยู่ห่างจากกัน R (ซึ่งน้อยกว่าความยาวของตัวนำ 15 เท่า) กระแสตรง ผม 1 ผม 2 ไหล

ตามทฤษฎีสนาม ปฏิสัมพันธ์ของตัวนำอธิบายได้ดังนี้ กระแสไฟฟ้าในตัวนำตัวแรกสร้างสนามแม่เหล็กที่ทำปฏิกิริยากับกระแสไฟฟ้าในตัวนำที่สอง เพื่ออธิบายการเกิดขึ้นของแรงที่กระทำต่อตัวนำตัวแรก จำเป็นต้อง "เปลี่ยนบทบาท" ของตัวนำ: อันที่สองจะสร้างสนามที่ทำหน้าที่ในครั้งแรก หมุนสกรูขวาทางจิตใจ บิดด้วยมือซ้ายของคุณ (หรือใช้ผลิตภัณฑ์เวกเตอร์) และตรวจสอบให้แน่ใจว่าเมื่อกระแสไหลไปในทิศทางเดียว ตัวนำจะถูกดึงดูด และเมื่อกระแสไหลในทิศทางตรงกันข้าม ตัวนำจะถูกขับไล่1

ดังนั้น แรงที่กระทำต่อส่วนของความยาว Δl ของตัวนำที่สองคือแรงแอมแปร์ ซึ่งเท่ากับ

โดยที่ B1 คือการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากตัวนำตัวแรก เมื่อเขียนสูตรนี้ พิจารณาว่าเวกเตอร์เหนี่ยวนำ B1 ตั้งฉากกับตัวนำที่สอง การเหนี่ยวนำของสนามที่สร้างขึ้นโดยกระแสตรงในตัวนำตัวแรกที่ตำแหน่งที่สองมีค่าเท่ากับ

จากสูตร (1), (2) แรงกระทำต่อส่วนที่เลือกของตัวนำที่สองมีค่าเท่ากับ

29. ขดลวดที่มีกระแสในสนามแม่เหล็ก

หากเราไม่ได้วางตัวนำในสนามแม่เหล็ก แต่เป็นขดลวด (หรือขดลวด) ที่มีกระแสและวางไว้ในแนวตั้ง จากนั้นใช้กฎมือซ้ายกับด้านบนและด้านล่างของขดลวด เราจะได้แรงแม่เหล็กไฟฟ้า F ที่กระทำต่อพวกมันจะถูกนำไปในทิศทางที่ต่างกัน อันเป็นผลมาจากการกระทำของแรงทั้งสองนี้ แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า M จะถูกสร้างขึ้น ซึ่งจะทำให้เกิดการหมุนของคอยล์ ในกรณีนี้ตามเข็มนาฬิกา ช่วงเวลานี้

โดยที่ D คือระยะห่างระหว่างด้านของวง

ขดลวดจะหมุนในสนามแม่เหล็กจนกว่าจะมีตำแหน่งตั้งฉากกับเส้นสนามแม่เหล็ก (รูปที่ 50, b) ในตำแหน่งนี้ฟลักซ์แม่เหล็กที่ใหญ่ที่สุดจะผ่านขดลวด ดังนั้นขดลวดหรือขดลวดที่มีกระแสนำเข้าสู่สนามแม่เหล็กภายนอกมักจะอยู่ในตำแหน่งที่ฟลักซ์แม่เหล็กที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะไหลผ่านขดลวด

โมเมนต์แม่เหล็ก โมเมนต์ไดโพลแม่เหล็ก- ปริมาณหลักที่แสดงลักษณะคุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร (ที่มาของสนามแม่เหล็กตามทฤษฎีคลาสสิกของปรากฏการณ์แม่เหล็กไฟฟ้าคือมาโครไฟฟ้าและกระแสไมโคร แหล่งกำเนิดแม่เหล็กเบื้องต้นถือเป็นกระแสปิด) อนุภาคมูลฐาน นิวเคลียสของอะตอม เปลือกอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและโมเลกุลมีโมเมนต์แม่เหล็ก โมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐาน (อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน และอื่นๆ) ดังที่แสดงโดยกลศาสตร์ควอนตัม เกิดจากการมีอยู่ของโมเมนต์เชิงกลของพวกมันเอง - สปิน

30. สนามแม่เหล็ก เป็นปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับความหนาแน่นของฟลักซ์ของเส้นแรงที่เคลื่อนผ่านพื้นที่น้อยสุด dS ไหล ฉในเป็นอินทิกรัลของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก วีผ่านพื้นผิวจำกัด S กำหนดผ่านอินทิกรัลเหนือพื้นผิว

31. ทำงานเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายตัวนำด้วยกระแสในสนามแม่เหล็ก

พิจารณาวงจรที่มีกระแสที่เกิดจากสายไฟคงที่และจัมเปอร์ที่มีความยาวเคลื่อนที่ได้ ล. เลื่อนไปตามนั้น (รูปที่ 2.17) รูปร่างนี้อยู่ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอภายนอกที่ตั้งฉากกับระนาบของรูปร่าง

องค์ประกอบปัจจุบัน I (ลวดที่เคลื่อนที่ได้) ของความยาว l ถูกกระทำโดยแรงแอมแปร์ที่ชี้ไปทางขวา:

ให้ตัวนำ l เคลื่อนที่ขนานกับตัวเองที่ระยะ dx ในกรณีนี้งานจะเสร็จสิ้น:

dA = Fdx = IBldx = IBdS = IdF

งานที่ทำโดยตัวนำที่มีกระแสขณะเคลื่อนที่มีค่าเท่ากับผลคูณของกระแสและฟลักซ์แม่เหล็กที่ตัวนำนี้ตัดขวาง

สูตรจะยังคงใช้ได้ถ้าตัวนำของรูปร่างใดๆ เคลื่อนที่ในมุมใดๆ กับเส้นของเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

32. การสะกดจิตของสสาร ... แม่เหล็กถาวรสามารถสร้างขึ้นจากสสารค่อนข้างน้อย แต่สารทั้งหมดที่อยู่ในสนามแม่เหล็กจะถูกทำให้เป็นแม่เหล็ก กล่าวคือ พวกมันเองกลายเป็นแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็ก เป็นผลให้เวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กต่อหน้าสสารแตกต่างจากเวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในสุญญากาศ

โมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมประกอบด้วยโมเมนต์การโคจรและภายในของอิเล็กตรอนที่เป็นส่วนประกอบ เช่นเดียวกับโมเมนต์แม่เหล็กของนิวเคลียส (ซึ่งเกิดจากโมเมนต์แม่เหล็กของอนุภาคมูลฐานที่ประกอบเป็นนิวเคลียส - โปรตอนและนิวตรอน) โมเมนต์แม่เหล็กของนิวเคลียสนั้นน้อยกว่าโมเมนต์ของอิเล็กตรอนมาก ดังนั้นเมื่อพิจารณาหลายๆ ประเด็น ก็สามารถละเลยได้ และสันนิษฐานได้ว่าโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอน โมเมนต์แม่เหล็กของโมเลกุลสามารถพิจารณาได้เท่ากับผลรวมของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนที่เป็นส่วนประกอบ

ดังนั้น อะตอมจึงเป็นระบบแม่เหล็กที่ซับซ้อน และโมเมนต์แม่เหล็กของอะตอมโดยรวมจะเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนทั้งหมด

แม่เหล็กและเรียกสารที่สามารถทำให้เกิดสนามแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กภายนอกได้ กล่าวคือ สามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้เอง สนามที่แท้จริงของสารขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางแม่เหล็กของอะตอม ในแง่นี้แม่เหล็กเป็นแอนะล็อกแม่เหล็กของไดอิเล็กทริก

ตามแนวคิดคลาสสิก อะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เป็นวงโคจรรอบนิวเคลียสที่มีประจุบวก ซึ่งในทางกลับกันจะประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน

สารทั้งหมดเป็นแม่เหล็ก กล่าวคือ สารทั้งหมดถูกทำให้เป็นแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กภายนอก แต่ลักษณะและระดับของการทำให้เป็นแม่เหล็กนั้นแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ แม่เหล็กทั้งหมดแบ่งออกเป็นสามประเภท: 1) ไดอะแมกเน็ต; 2) พาราแมกเนติก; 3) เฟอร์โรแม่เหล็ก

ไดแมกเนติกส์... - รวมถึงโลหะหลายชนิด (เช่น ทองแดง สังกะสี เงิน ปรอท บิสมัท) ก๊าซส่วนใหญ่ ฟอสฟอรัส กำมะถัน ควอทซ์ น้ำ สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ ฯลฯ

Diamagnets มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

2) สนามแม่เหล็กภายในพุ่งเข้าหาสนามแม่เหล็กภายนอกและทำให้สนามแม่เหล็กอ่อนลงเล็กน้อย (m<1);

3) ไม่มีสนามแม่เหล็กตกค้าง (สนามแม่เหล็กของไดอะแมกเน็ตจะหายไปหลังจากเอาสนามแม่เหล็กภายนอกออก)

คุณสมบัติสองประการแรกบ่งชี้ว่าการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ m ของไดอะแมกเน็ตนั้นน้อยกว่า 1 เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ไดอะแมกเนติกที่แรงที่สุด คือ บิสมัท มี m = 0.999824

พาราแมกเนติก- เหล่านี้รวมถึงโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ อะลูมิเนียม ทังสเตน แพลตตินัม ออกซิเจน ฯลฯ

Paramagnets มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1) การสะกดจิตที่อ่อนแอมากในสนามแม่เหล็กภายนอก

2) สนามแม่เหล็กภายในจะมุ่งตรงไปยังสนามแม่เหล็กภายนอกและเพิ่มค่าขึ้นเล็กน้อย (m> 1);

3) ไม่มีแม่เหล็กตกค้าง

จากคุณสมบัติสองประการแรก ค่าของ m มีค่ามากกว่า 1 เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ตัวอย่างเช่น แพลตตินัมหนึ่งในพาราแมกเนติกที่แรงที่สุด ค่าการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์คือ m = 1,00036

33.เฟอร์โรแม่เหล็ก - ได้แก่ เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ แกโดลิเนียม โลหะผสมและสารประกอบ เช่นเดียวกับโลหะผสมและสารประกอบของแมงกานีสและโครเมียมที่มีองค์ประกอบที่ไม่ใช่ธาตุเหล็ก สารทั้งหมดเหล่านี้มีคุณสมบัติเฟอร์โรแมกเนติกในสถานะผลึกเท่านั้น

Ferromagnets มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1) การสะกดจิตที่แรงมาก

2) สนามแม่เหล็กภายในถูกนำไปที่สนามแม่เหล็กภายนอกและช่วยเพิ่มค่าของมันอย่างมาก (ค่าของ m อยู่ในช่วงตั้งแต่หลายร้อยถึงหลายแสน)

3) การซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ m ขึ้นอยู่กับขนาดของสนามแม่เหล็ก

4) มีแม่เหล็กตกค้าง

โดเมน- พื้นที่มหภาคในผลึกแม่เหล็กซึ่งการวางแนวของเวกเตอร์ของการสะกดจิตที่เป็นเนื้อเดียวกันที่เกิดขึ้นเองหรือเวกเตอร์ของ antiferromagnetism (ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุด Curie หรือ Neel ตามลำดับ) อยู่ในทิศทางที่แน่นอน - สั่งอย่างเคร่งครัด - หมุนหรือเปลี่ยนทาง นั่นคือ โพลาไรซ์ สัมพันธ์กับทิศทางของเวกเตอร์ที่สอดคล้องกันในโดเมนข้างเคียง

อาณาเขตคือการก่อตัวที่ประกอบด้วยอะตอม [สั่งการ] จำนวนมาก และบางครั้งก็มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า (ขนาดของลำดับ 10-2 ซม. 3)

โดเมนมีอยู่ในผลึกเฟอร์โรและแอนติเฟอโรแมกเนติก ผลึกเฟอร์โรอิเล็กทริก และสารอื่นๆ ที่มีลำดับระยะไกลโดยธรรมชาติ

Curie point หรือ อุณหภูมิ Curie- อุณหภูมิของการเปลี่ยนเฟสลำดับที่สองที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในคุณสมบัติของสมมาตรของสสาร (เช่น แม่เหล็ก - ในเฟอร์โรแม่เหล็ก ไฟฟ้า - ในเฟอร์โรอิเล็กทริก คริสตัลเคมี - ในโลหะผสมที่สั่ง) ตั้งชื่อตาม พี. คูรี. ที่อุณหภูมิ T ต่ำกว่าจุด Curie Q เฟอร์โรแมกเนติกจะมีการสะกดจิตที่เกิดขึ้นเอง (ที่เกิดขึ้นเอง) และสมมาตรคริสตัลแม่เหล็กบางอย่าง ที่จุด Curie (T = Q) ความเข้มของการเคลื่อนที่เชิงความร้อนของอะตอมของเฟอร์โรแมกเนต์นั้นเพียงพอที่จะทำลายการทำให้เป็นแม่เหล็กโดยธรรมชาติ ("ลำดับแม่เหล็ก") และเปลี่ยนสมมาตร ส่งผลให้เฟอร์โรแม่เหล็กกลายเป็นพาราแมกเนติก ในทำนองเดียวกัน ในแอนติเฟอโรแม่เหล็กที่ T = Q (ที่จุดที่เรียกว่าคิวรีต้านสนามแม่เหล็กหรือจุดนีล) โครงสร้างแม่เหล็กที่มีลักษณะเฉพาะ (โครงข่ายย่อยแม่เหล็ก) จะถูกทำลาย และสารต้านแม่เหล็กกลายเป็นพาราแมกเนติก ในเฟอร์โรอิเล็กทริกและแอนติเฟอโรอิเล็กทริกที่ T = Q การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของอะตอมจะทำให้ทิศทางของไดโพลไฟฟ้าของหน่วยเซลล์ของผลึกขัดแตะเป็นโมฆะ ในการสั่งซื้อโลหะผสมที่จุด Curie (ในกรณีของโลหะผสมจะเรียกว่าจุด

ฮิสเทรีซิสแม่เหล็กสังเกตพบในสารที่ได้รับคำสั่งทางแม่เหล็ก (ในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด) ตัวอย่างเช่น ในเฟอร์โรแมกเนติก มักจะแบ่งออกเป็นโดเมนของขอบเขตของการสะกดจิตที่เกิดขึ้นเอง (ที่เกิดขึ้นเอง) ซึ่งขนาดของการทำให้เป็นแม่เหล็ก (โมเมนต์แม่เหล็กต่อหน่วยปริมาตร) คือ เหมือนกันแต่ทิศทางต่างกัน

ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กภายนอก จำนวนและขนาดของโดเมนที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กตามสนามจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากโดเมนอื่นๆ เวกเตอร์การสะกดจิตของแต่ละโดเมนสามารถหมุนไปตามสนาม ในสนามแม่เหล็กที่มีความแรงเพียงพอ เฟอโรแมกเนต์จะถูกทำให้เป็นแม่เหล็กจนอิ่มตัว ในขณะที่มันประกอบด้วยโดเมนเดียวที่มี JS ในการสะกดจิตของความอิ่มตัวซึ่งกำกับไปตามสนามภายนอก H.

การพึ่งพาอาศัยกันโดยทั่วไปของการสะกดจิตบนสนามแม่เหล็กในกรณีของฮิสเทรีซิส

34. สนามแม่เหล็กโลก

ดังที่คุณทราบ สนามแรงชนิดพิเศษเรียกว่าสนามแม่เหล็ก ซึ่งส่งผลกระทบกับวัตถุที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กตลอดจนประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ ในระดับหนึ่ง สนามแม่เหล็กถือได้ว่าเป็นสสารชนิดพิเศษที่ถ่ายโอนข้อมูลระหว่างประจุไฟฟ้ากับวัตถุด้วยโมเมนต์แม่เหล็ก ดังนั้นสนามแม่เหล็กของโลกจึงเป็นสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับลักษณะการทำงานของดาวเคราะห์ของเรา นั่นคือสนามแม่เหล็กโลกถูกสร้างขึ้นโดยโลกเองและไม่ใช่จากแหล่งภายนอกแม้ว่าสนามหลังจะมีผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์

ดังนั้นคุณสมบัติของสนามแม่เหล็กโลกจึงขึ้นอยู่กับลักษณะของแหล่งกำเนิดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ทฤษฎีหลักที่อธิบายการเกิดขึ้นของสนามแรงนี้สัมพันธ์กับการไหลของกระแสในแกนโลหะเหลวของดาวเคราะห์ (อุณหภูมิที่แกนกลางสูงมากจนโลหะอยู่ในสถานะของเหลว) พลังงานของสนามแม่เหล็กโลกถูกสร้างขึ้นโดยกลไกไดนาโมไดนาโมที่เรียกว่าไฮโดรแมกเนติก ซึ่งเกิดจากกระแสไฟฟ้าหลายทิศทางและไม่สมมาตร ทำให้เกิดการคายประจุไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การปลดปล่อยพลังงานความร้อนและการเกิดขึ้นของสนามแม่เหล็กใหม่ เป็นเรื่องแปลกที่กลไกของไดนาโมไฮโดรแมกเนติกมีความสามารถในการ "กระตุ้นตัวเอง" นั่นคือกิจกรรมทางไฟฟ้าที่แอคทีฟภายในแกนโลกสร้างสนามแม่เหล็กโลกอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีอิทธิพลจากภายนอก

35.การสะกดจิต - ปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ที่แสดงลักษณะสถานะแม่เหล็กของวัตถุทางกายภาพที่มีขนาดมหึมา มันมักจะถูกกำหนดให้เป็น M มันถูกกำหนดให้เป็นโมเมนต์แม่เหล็กของปริมาตรหน่วยของสสาร:

โดยที่ M คือเวกเตอร์การสะกดจิต เป็นเวกเตอร์ของโมเมนต์แม่เหล็ก วี - ปริมาณ

ในกรณีทั่วไป (กรณีของตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ด้วยเหตุผลใดก็ตาม) การทำให้เป็นแม่เหล็กจะแสดงเป็น

และเป็นหน้าที่ของพิกัด โมเมนต์แม่เหล็กรวมของโมเลกุลอยู่ที่ไหนในปริมาตร dV ความสัมพันธ์ระหว่าง M และความแรงของสนามแม่เหล็ก H ในวัสดุไดแม่เหล็กและพาราแมกเนติกมักจะเป็นเส้นตรง (อย่างน้อยค่าสนามแม่เหล็กไม่สูงเกินไป):

โดยที่ χm เรียกว่า ความไวต่อแม่เหล็ก ในวัสดุที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก ไม่มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่าง M และ H เนื่องจากฮิสเทรีซิสแม่เหล็ก และเทนเซอร์ความไวต่อสนามแม่เหล็กใช้เพื่ออธิบายการพึ่งพาอาศัยกัน

ความแรงของสนามแม่เหล็ก(การกำหนดมาตรฐาน H) เป็นปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์เท่ากับความแตกต่างระหว่างเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และเวกเตอร์การทำให้เป็นแม่เหล็ก M

ในระบบหน่วยสากล (SI): H = (1 / µ 0) B - M โดยที่ µ 0 คือค่าคงที่แม่เหล็ก

การซึมผ่านของแม่เหล็ก- ปริมาณทางกายภาพ สัมประสิทธิ์ (ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง) ที่แสดงลักษณะความสัมพันธ์ระหว่างการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และความแรงของสนามแม่เหล็ก H ในสาร สำหรับสื่อต่าง ๆ ค่าสัมประสิทธิ์นี้จะแตกต่างกัน ดังนั้นพวกเขาจึงพูดถึงการซึมผ่านของแม่เหล็กของตัวกลางนั้น ๆ (หมายถึงองค์ประกอบ สถานะ อุณหภูมิ ฯลฯ )

มักเขียนแทนด้วยอักษรกรีก µ สามารถเป็นได้ทั้งสเกลาร์ (สำหรับสารไอโซโทรปิก) และเทนเซอร์ (สำหรับสารแอนไอโซโทรปิก)

โดยทั่วไป ความสัมพันธ์ระหว่างความสัมพันธ์ระหว่างการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและความแรงของสนามแม่เหล็กผ่านการซึมผ่านของแม่เหล็กจะถูกนำเสนอเป็น

และในกรณีทั่วไป ควรจะเข้าใจในที่นี้ว่าเป็นเทนเซอร์ ซึ่งในสัญกรณ์ส่วนประกอบสอดคล้องกับ

พิจารณาสถานการณ์: ประจุ q 0 ตกลงไปในสนามไฟฟ้าสถิต สนามไฟฟ้าสถิตนี้ถูกสร้างขึ้นโดยร่างกายที่มีประจุบางส่วนหรือระบบของร่างกาย แต่เราไม่สนใจสิ่งนี้ แรงกระทำต่อประจุ q 0 จากด้านข้างของสนาม ซึ่งสามารถทำงานและเคลื่อนย้ายประจุนี้ในสนามได้

การทำงานของสนามไฟฟ้าสถิตไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิถี การทำงานของภาคสนามเมื่อประจุเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางปิดจะเป็นศูนย์ ด้วยเหตุนี้ แรงของสนามไฟฟ้าสถิตจึงถูกเรียกว่า ซึ่งอนุรักษ์นิยมและสนามนั้นเรียกว่า ศักยภาพ.

ศักยภาพ

ระบบ "ประจุ - สนามไฟฟ้าสถิต" หรือระบบ "ประจุ - ประจุ" มีพลังงานศักย์ เช่นเดียวกับระบบ "สนามโน้มถ่วง - ร่างกาย" มีพลังงานศักย์

ปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่ระบุสถานะพลังงานของสนามเรียกว่า ศักยภาพจุดที่กำหนดให้ของสนาม ประจุ q ถูกวางไว้ในสนามซึ่งมีพลังงานศักย์ W ศักยภาพเป็นลักษณะของสนามไฟฟ้าสถิต

ให้เราระลึกถึงพลังงานศักย์ในกลศาสตร์ พลังงานศักย์เป็นศูนย์เมื่อร่างกายอยู่บนพื้น และเมื่อร่างกายสูงขึ้นถึงระดับหนึ่งก็กล่าวว่าร่างกายมีพลังงานศักย์

ในแง่ของพลังงานศักย์ไฟฟ้าไม่มีระดับพลังงานศักย์เป็นศูนย์ มันถูกเลือกโดยพลการ ดังนั้นศักยภาพจึงเป็นปริมาณทางกายภาพสัมพัทธ์

ในกลศาสตร์ ร่างกายมักจะครอบครองตำแหน่งที่มีพลังงานศักย์ต่ำที่สุด ในทางไฟฟ้า ภายใต้การกระทำของกองกำลังภาคสนาม วัตถุที่มีประจุบวกมักจะเคลื่อนที่จากจุดที่มีศักยภาพสูงกว่าไปยังจุดที่มีศักยภาพต่ำกว่า และวัตถุที่มีประจุลบ - ในทางกลับกัน

พลังงานศักย์ของสนามคืองานที่แรงไฟฟ้าสถิตทำเมื่อประจุเคลื่อนที่จากจุดที่กำหนดในสนามไปยังจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์

ให้เราพิจารณากรณีพิเศษเมื่อมีการสร้างสนามไฟฟ้าสถิตโดยประจุไฟฟ้า Q หากต้องการศึกษาศักยภาพของสนามดังกล่าว ไม่จำเป็นต้องใส่ประจุ q เข้าไป คุณสามารถคำนวณศักยภาพของจุดใดๆ ของสนามดังกล่าวที่อยู่ห่างจากประจุ Q ได้

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของตัวกลางมีค่าที่ทราบ (ตาราง) กำหนดลักษณะของสื่อที่มีสนามอยู่ สำหรับอากาศก็เท่ากับหนึ่ง

ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น

งานภาคสนามเพื่อย้ายประจุจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งเรียกว่าความต่างศักย์

สูตรนี้สามารถแสดงในรูปแบบอื่นได้

พื้นผิวเทียบเท่า (เส้น)- พื้นผิวที่มีศักยภาพเท่ากัน งานเคลื่อนประจุไปตามพื้นผิวศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์

แรงดันไฟฟ้า

ความต่างศักย์เรียกอีกอย่างว่า แรงดันไฟฟ้าโดยมีเงื่อนไขว่ากำลังภายนอกไม่ทำงานหรือละเลยการกระทำของมันได้

แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอซึ่งอยู่ตามแนวความเข้มหนึ่งเส้น เท่ากับผลคูณของโมดูลัสของเวกเตอร์ความแรงของสนามตามระยะห่างระหว่างจุดเหล่านี้

กระแสในวงจรและพลังงานของอนุภาคที่มีประจุขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันไฟฟ้า

หลักการทับซ้อน

ศักยภาพของเขตข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยประจุหลายตัวมีค่าเท่ากับพีชคณิต (โดยคำนึงถึงเครื่องหมายของศักยภาพ) ผลรวมของศักยภาพของเขตข้อมูลของแต่ละเขตข้อมูลแยกกัน

เมื่อแก้ปัญหาความสับสนมากมายเกิดขึ้นเมื่อพิจารณาสัญญาณของศักยภาพความต่างศักย์การทำงาน

รูปแสดงเส้นความตึงเครียด จุดใดในสนามที่มีศักยภาพมากขึ้น?

คำตอบที่ถูกต้องคือจุดที่ 1 จำไว้ว่าเส้นแรงตึงเริ่มต้นที่ประจุบวก ซึ่งหมายความว่าประจุบวกอยู่ทางด้านซ้าย ดังนั้นจุดซ้ายสุดสุดมีศักย์ไฟฟ้าสูงสุด

หากมีการศึกษาภาคสนามซึ่งเกิดจากประจุลบ ศักยภาพของสนามใกล้กับประจุมีค่าลบ จะเป็นเรื่องง่ายที่จะตรวจสอบหากประจุที่มีเครื่องหมายลบถูกแทนที่ในสูตร ยิ่งห่างจากประจุลบมากเท่าใด ศักยภาพของสนามก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

หากมีการเคลื่อนที่ของประจุบวกตามแนวของความตึงเครียด แสดงว่าความต่างศักย์และการทำงานเป็นบวก หากประจุลบเคลื่อนที่ไปตามเส้นแรง ความต่างศักย์จะมีเครื่องหมาย "+" งานนั้นมีเครื่องหมาย "-"

อิเลคตรอนการนำไฟฟ้าไม่ปล่อยโลหะในปริมาณที่เห็นได้ชัดเจน เนื่องจากโลหะเป็นหลุมที่มีศักยภาพสำหรับพวกเขา เฉพาะอิเล็กตรอนที่มีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นผิวเท่านั้นที่สามารถออกจากโลหะได้ แรงที่ก่อให้เกิดบาเรียนี้มีที่มาดังนี้ การกำจัดอิเล็กตรอนออกจากชั้นนอกของไอออนบวกของโครงตาข่ายโดยไม่ได้ตั้งใจทำให้เกิดประจุบวกส่วนเกินในบริเวณที่อิเล็กตรอนทิ้งไว้

ปฏิสัมพันธ์ของคูลอมบ์กับประจุนี้ทำให้อิเล็กตรอนซึ่งมีความเร็วไม่สูงมากกลับคืนมา ดังนั้นอิเล็กตรอนแต่ละตัวจึงออกจากพื้นผิวโลหะตลอดเวลา เคลื่อนตัวออกห่างจากมันด้วยระยะห่างระหว่างอะตอมหลายระยะ แล้วหันหลังกลับ เป็นผลให้โลหะถูกล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอนบาง ๆ เมฆนี้เมื่อรวมกับชั้นนอกของไอออนจะก่อตัวเป็นชั้นไฟฟ้าคู่ (รูปที่ 60.1 วงกลม - ไอออน จุดสีดำ - อิเล็กตรอน) แรงที่กระทำต่ออิเล็กตรอนในชั้นดังกล่าวจะมุ่งตรงไปยังภายในของโลหะ

งานที่ทำกับกองกำลังเหล่านี้เมื่ออิเล็กตรอนถูกถ่ายโอนจากโลหะไปภายนอกเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อเพิ่มพลังงานศักย์ของอิเล็กตรอน

ดังนั้นพลังงานศักย์ของเวเลนซ์อิเล็กตรอนภายในโลหะจึงน้อยกว่าภายนอกโลหะ โดยปริมาณเท่ากับความลึกของหลุมศักย์ไฟฟ้า (รูปที่ 60.2) การเปลี่ยนแปลงพลังงานเกิดขึ้นตามความยาวของระยะห่างระหว่างอะตอมหลายๆ ระยะ ดังนั้น ผนังของบ่อน้ำจึงถือได้ว่าเป็นแนวตั้ง

พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนและศักยภาพของจุดที่อิเล็กตรอนตั้งอยู่มีสัญญาณตรงข้ามกัน จากนี้ไป ศักยภาพภายในโลหะมีมากกว่าศักยภาพในบริเวณใกล้เคียงพื้นผิวของมัน (เพื่อความกระชับ เราจะพูดง่ายๆ ว่า "บนพื้นผิว") ด้วยค่า

ประจุบวกที่มากเกินไปต่อโลหะจะเพิ่มศักยภาพทั้งบนพื้นผิวและภายในโลหะ พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนลดลงตามลำดับ (รูปที่ 60.3, a)

จำได้ว่าค่าของศักย์และพลังงานศักย์ที่อนันต์ถูกนำมาใช้เป็นจุดอ้างอิง การสื่อสารของประจุลบจะลดศักยภาพภายในและภายนอกโลหะ ดังนั้นพลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนจึงเพิ่มขึ้น (รูปที่ 60.3, b)

พลังงานทั้งหมดของอิเล็กตรอนในโลหะประกอบด้วยพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ ใน§ 51 พบว่าที่ศูนย์สัมบูรณ์ค่าของพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าอยู่ในช่วงจากศูนย์ถึงพลังงาน Emax ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับระดับ Fermi ในรูป 60.4 ระดับพลังงานของแถบการนำไฟฟ้าถูกจารึกไว้ในหลุมที่มีศักยภาพ (เส้นประแสดงระดับที่ไม่ได้ครอบครอง) ในการเอาโลหะออกนอกนั้น จะต้องให้อิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่างกัน

ดังนั้นอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับต่ำสุดของแถบการนำไฟฟ้าจะต้องได้รับพลังงานสำหรับอิเล็กตรอนที่อยู่ระดับ Fermi จึงมีพลังงานเพียงพอ

พลังงานที่เล็กที่สุดที่ต้องส่งให้กับอิเล็กตรอนเพื่อเอาออกจากวัตถุที่เป็นของแข็งหรือของเหลวเข้าสู่สุญญากาศเรียกว่าฟังก์ชันการทำงาน ฟังก์ชันงานมักจะแสดงโดยที่ Ф คือปริมาณที่เรียกว่าศักย์เอาต์พุต

ตามข้างต้น ฟังก์ชันการทำงานของอิเล็กตรอนจากโลหะถูกกำหนดโดยนิพจน์

เราได้รับนิพจน์นี้ภายใต้สมมติฐานที่ว่าอุณหภูมิของโลหะเป็น 0 K ที่อุณหภูมิอื่น ฟังก์ชันการทำงานยังถูกกำหนดเป็นความแตกต่างระหว่างความลึกของหลุมที่มีศักยภาพและระดับ Fermi กล่าวคือ คำจำกัดความ (60.1) คือ ขยายไปถึงอุณหภูมิใด ๆ คำจำกัดความเดียวกันนี้ใช้กับเซมิคอนดักเตอร์

ระดับ Fermi ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ (ดูสูตร (52.10)) นอกจากนี้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงการขยายตัวทางความร้อนในระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอะตอม ความลึกของหลุมที่อาจเกิดขึ้นจึงเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ซึ่งนำไปสู่ความจริงที่ว่าฟังก์ชันการทำงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเล็กน้อย

ฟังก์ชันการทำงานมีความอ่อนไหวต่อสถานะของพื้นผิวโลหะมาก โดยเฉพาะต่อความสะอาด ด้วยการเลือกการเคลือบพื้นผิวอย่างเหมาะสม ฟังก์ชันการทำงานจะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น การสะสมของชั้นโลหะออกไซด์อัลคาไลน์เอิร์ธ (Ca, Sr, Ba) บนพื้นผิวทังสเตนจะลดการทำงานจาก 4.5 eV (สำหรับ W บริสุทธิ์) เป็น 1.5-2

§ 83. การไหลเวียนของเวกเตอร์ความเข้มของสนามไฟฟ้าสถิต

§ 84. ศักยภาพของสนามไฟฟ้าสถิต

§ 85. ความตึงเครียดเป็นความลาดชันของศักยภาพ พื้นผิวเทียบเท่า

§ 86. การคำนวณความต่างศักย์จากความแรงของสนาม

§ 87. ประเภทของไดอิเล็กทริก โพลาไรซ์อิเล็กทริก

§ 88. โพลาไรซ์ ความแรงของสนามในไดอิเล็กตริก

§ 88. การกระจัดไฟฟ้า ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับสนามไฟฟ้าสถิตในไดอิเล็กตริก

§ 90. เงื่อนไขที่ส่วนต่อประสานระหว่างสื่ออิเล็กทริกสองตัว

§ 91. เฟอร์โรอิเล็กทริก

§ 92. ตัวนำในสนามไฟฟ้าสถิต

§ 93. ความจุไฟฟ้าของตัวนำที่แยกจากกัน

§ 94. ตัวเก็บประจุ

§ 95. พลังงานของระบบประจุ, ตัวนำเดี่ยวและตัวเก็บประจุ พลังงานของสนามไฟฟ้าสถิต

บทที่ 12 กระแสไฟฟ้าตรง§ 96 กระแสไฟฟ้ากำลังและความหนาแน่นกระแส

มาตรา 97 กองกำลังภายนอก แรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า

§ 98. กฎของโอห์ม ความต้านทานตัวนำ

§ 99. งานและพลังของกระแส กฎหมายจูล-เลนซ์

§ 100 กฎของโอห์มสำหรับส่วนที่ไม่สม่ำเสมอของลูกโซ่

§ 101. กฎของ Kirchhoff สำหรับสาขาย่อย

บทที่ 13 กระแสไฟฟ้าในโลหะ สุญญากาศ และก๊าซ § 102 ทฤษฎีคลาสสิกเบื้องต้นเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของโลหะ

§ 103. ที่มาของกฎพื้นฐานของกระแสไฟฟ้าในทฤษฎีคลาสสิกของการนำไฟฟ้าของโลหะ

§ 104. ฟังก์ชั่นการทำงานของอิเล็กตรอนจากโลหะ

§ 105. ปรากฏการณ์การปล่อยมลพิษและการประยุกต์ใช้

§ 106. ไอออนไนซ์ของก๊าซ การปล่อยก๊าซที่ไม่ยั่งยืน

§ 107. การปล่อยก๊าซอิสระและประเภทของมัน

§ 108. พลาสม่าและคุณสมบัติของมัน

บทที่ 14 สนามแม่เหล็ก§ 109 สนามแม่เหล็กและลักษณะของมัน

§ 110. Law of Bio - Savart - Laplace และการประยุกต์ใช้ในการคำนวณสนามแม่เหล็ก

มาตรา 111 กฎของแอมแปร์ ปฏิกิริยาของกระแสคู่ขนาน

§ 112. ค่าคงที่แม่เหล็ก หน่วยของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กและความแรงของสนามแม่เหล็ก

§ 113. สนามแม่เหล็กของประจุที่เคลื่อนที่

§ 114. การกระทำของสนามแม่เหล็กกับประจุที่เคลื่อนที่

§ 115. การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็ก

§ 116. เครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ

§ 117. ฮอลล์เอฟเฟกต์

§ 118. การไหลเวียนของเวกเตอร์ในสนามแม่เหล็กในสุญญากาศ

§ 119. สนามแม่เหล็กของโซลินอยด์และวงแหวน

§ 120 ฟลักซ์ของเวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ทฤษฎีบทของเกาส์สำหรับสนามใน

§ 121. ทำงานเกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายตัวนำและวงจรที่มีกระแสในสนามแม่เหล็ก

บทที่ 15 การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า§122 ปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า (การทดลองของฟาราเดย์)

§ 123 กฎของฟาราเดย์และที่มาจากกฎการอนุรักษ์พลังงาน

§ 124. การหมุนของเฟรมในสนามแม่เหล็ก

§ 125. กระแสน้ำวน (กระแสฟูโกต์)

§ 126. การเหนี่ยวนำของวงจร การเหนี่ยวนำตนเอง

§ 127. กระแสเมื่อเปิดและปิดวงจร

§ 128. การเหนี่ยวนำร่วมกัน

§ 129. หม้อแปลง

§ 130. พลังงานของสนามแม่เหล็ก

บทที่ 16 คุณสมบัติทางแม่เหล็กของสสาร § 131 โมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนและอะตอม

§ 132. Dia- และ paramagnetism

§ 133. การสะกดจิต สนามแม่เหล็กในสสาร

§ 134. เงื่อนไขที่ส่วนต่อประสานระหว่างแม่เหล็กสองตัว

§ 135 Ferromagnets และคุณสมบัติของมัน

§ 136. ธรรมชาติของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

บทที่ 17 รากฐานของทฤษฎีของ Maxwell สำหรับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า § 137 สนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน

มาตรา 138 อคติในปัจจุบัน

§ 139. สมการของแมกซ์เวลล์สำหรับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

§ 104. ฟังก์ชั่นการทำงานของอิเล็กตรอนจากโลหะ

ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนอิสระแทบไม่ทิ้งโลหะไว้ที่อุณหภูมิปกติ ดังนั้นในชั้นผิวของโลหะจะต้องมีสนามไฟฟ้าหน่วง ป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนจากโลหะเข้าไปในสุญญากาศโดยรอบ งานที่ต้องใช้เพื่อเอาอิเล็กตรอนออกจากโลหะให้เป็นสุญญากาศเรียกว่า ออกจากงาน... ให้เราระบุสาเหตุที่เป็นไปได้สองประการสำหรับการปรากฏตัวของงานทางออก:

1. หากอิเล็กตรอนถูกดึงออกจากโลหะด้วยเหตุผลบางประการ ในสถานที่ที่อิเล็กตรอนเหลือ ประจุบวกส่วนเกินจะเกิดขึ้นและอิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดไปยังประจุบวกที่เกิดจากมัน

2. อิเล็กตรอนแต่ละตัวที่ทิ้งโลหะไว้ เคลื่อนตัวออกห่างจากมันในระยะห่างของลำดับอะตอม ดังนั้นจึงสร้าง "เมฆอิเล็กตรอน" ขึ้นเหนือพื้นผิวโลหะ ซึ่งความหนาแน่นจะลดลงอย่างรวดเร็วตามระยะทาง เมฆก้อนนี้ ร่วมกับชั้นนอกของไอออนบวกของโครงตาข่าย ก่อตัวขึ้น ไฟฟ้าสองชั้น,ซึ่งมีสนามคล้ายกับสนามของตัวเก็บประจุแบบแบน ความหนาของชั้นนี้เท่ากับระยะทางระหว่างอะตอมหลายระยะ (10 –10 –10 –9 ม.) มันไม่ได้สร้างสนามไฟฟ้าในพื้นที่ภายนอก แต่ป้องกันไม่ให้อิเล็กตรอนอิสระหนีออกจากโลหะ

ดังนั้นเมื่ออิเล็กตรอนหลุดจากโลหะ มันจะต้องเอาชนะสนามไฟฟ้าของชั้นสองที่กักขังมันไว้ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น   ในชั้นนี้เรียกว่า ศักยภาพการกระโดดของพื้นผิว, ถูกกำหนดโดยฟังก์ชันการทำงาน ( NS) อิเล็กตรอนจากโลหะ:

ที่ไหน อี -ประจุอิเล็กตรอน เนื่องจากไม่มีสนามไฟฟ้านอกชั้นสอง ศักย์ของตัวกลางจึงเป็นศูนย์ และภายในโลหะมีศักย์เป็นบวกและเท่ากับ  ... พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนอิสระภายในโลหะคือ - อี และเป็นลบสัมพันธ์กับสุญญากาศ จากสิ่งนี้ เราสามารถสรุปได้ว่าปริมาตรทั้งหมดของโลหะสำหรับอิเล็กตรอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้านั้นมีศักย์ไฟฟ้าที่มีก้นแบนราบ ซึ่งความลึกนั้นเท่ากับฟังก์ชันการทำงาน NS.

ฟังก์ชันการทำงานแสดงเป็น อิเล็กตรอนโวลต์(eV): 1 eV เท่ากับงานที่ทำโดยแรงสนามเมื่อเคลื่อนที่ประจุไฟฟ้าเบื้องต้น (ประจุเท่ากับประจุของอิเล็กตรอน) เมื่อผ่านความต่างศักย์ 1 V เนื่องจากประจุอิเล็กตรอนมีค่า 1.6 10 -19 C จากนั้น 1 eV = 1.610 -19 J.

หน้าที่การงานขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของโลหะและความบริสุทธิ์ของพื้นผิวของโลหะนั้น และแปรผันภายในหลายอิเล็กตรอนโวลต์ (เช่น สำหรับโพแทสเซียม NS= 2.2 eV สำหรับแพลตตินั่ม NS= 6.3 อีวี) เมื่อเลือกการเคลือบพื้นผิวด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ฟังก์ชันการทำงานจะลดลงอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หากคุณทาบนพื้นผิวของทังสเตน (NS= 4,5อีวี)ชั้นอัลคาไลน์เอิร์ทเมทัลออกไซด์ (Ca, Sr, Ba) จากนั้นฟังก์ชันการทำงานจะลดลงเหลือ 2 eV

§ 105. ปรากฏการณ์การปล่อยมลพิษและการประยุกต์ใช้

หากอิเล็กตรอนในโลหะได้รับพลังงานที่จำเป็นในการเอาชนะการทำงาน อิเล็กตรอนบางตัวก็สามารถออกจากโลหะได้ ซึ่งเป็นผลมาจากการสังเกตปรากฏการณ์ของการปล่อยอิเล็กตรอน หรือ การปล่อยอิเล็กทรอนิกส์... ขึ้นอยู่กับวิธีการสื่อสารพลังงานกับอิเล็กตรอน การปล่อย thermionic, photoelectronic อิเล็กทรอนิกส์ทุติยภูมิและสนามจะแตกต่างกัน

1. การปล่อยความร้อนคือการปล่อยอิเล็กตรอนโดยโลหะร้อน ความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระในโลหะค่อนข้างสูง ดังนั้น แม้ที่อุณหภูมิปานกลาง เนื่องจากการกระจายของอิเล็กตรอนเหนือความเร็ว (พลังงาน) อิเล็กตรอนบางตัวมีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ขอบโลหะ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอน พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่เชิงความร้อนซึ่งมากกว่าฟังก์ชันการทำงาน จะเพิ่มขึ้น และปรากฏการณ์ของการปล่อยความร้อนจะสังเกตเห็นได้ชัดเจน

การศึกษากฎของการปล่อยความร้อนสามารถทำได้โดยใช้หลอดไฟฟ้าสองขั้วที่ง่ายที่สุด - ไดโอดสูญญากาศซึ่งเป็นบอลลูนอพยพที่มีอิเล็กโทรดสองขั้ว: แคโทด Kและขั้วบวก NS.ในกรณีที่ง่ายที่สุด ไส้หลอดที่ทำจากโลหะทนไฟ (เช่น ทังสเตน) ให้ความร้อนด้วยกระแสไฟฟ้าจะทำหน้าที่เป็นแคโทด ขั้วบวกมักอยู่ในรูปทรงกระบอกโลหะที่ล้อมรอบแคโทด หากไดโอดรวมอยู่ในวงจรดังแสดงในรูปที่ 152 จากนั้นเมื่อแคโทดถูกทำให้ร้อนและแรงดันบวกถูกนำไปใช้กับแอโนด (เทียบกับแคโทด) กระแสจะเกิดขึ้นในวงจรแอโนดของไดโอด หากคุณกลับขั้วของแบตเตอรี่ NSก จากนั้นกระแสจะหยุด ไม่ว่าแคโทดจะร้อนมากเพียงใด ดังนั้นแคโทดจึงปล่อยอนุภาคลบ - อิเล็กตรอน

หากอุณหภูมิของแคโทดที่ให้ความร้อนคงที่และการพึ่งพากระแสแอโนดจะถูกลบออก ผมและจากแรงดันแอโนด ยู NS, - ลักษณะแรงดันกระแส(รูปที่ 153) ปรากฎว่าไม่เป็นเส้นตรงนั่นคือกฎของโอห์มไม่เป็นไปตามกฎของไดโอดสุญญากาศ การพึ่งพากระแสเทอร์มิโอนิก ผมบนแรงดันแอโนดในพื้นที่ของค่าบวกขนาดเล็ก ยูอธิบายไว้ กฎสามวินาที(ก่อตั้งโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย S. A. Boguslavsky (1883-1923) และนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน I. Langmuir (1881-1957)):

ที่ไหน วี-ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับรูปร่างและขนาดของอิเล็กโทรด ตลอดจนตำแหน่งสัมพัทธ์

เมื่อแรงดันแอโนดเพิ่มขึ้น กระแสจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุดที่กำหนด ผมเราเรียกว่า ความอิ่มตัวในปัจจุบัน... ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนเกือบทั้งหมดที่ออกจากแคโทดไปถึงแอโนด ดังนั้นความแรงของสนามที่เพิ่มขึ้นอีกจึงไม่สามารถทำให้กระแสเทอร์ไมโอนิกเพิ่มขึ้นได้ ดังนั้นความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวจึงกำหนดลักษณะการแผ่รังสีของวัสดุแคโทด

ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวถูกกำหนด โดยสูตร Richardson - Deshmanอนุมานตามทฤษฎีตามสถิติควอนตัม:

ที่ไหน NS -ฟังก์ชั่นการทำงานของอิเล็กตรอนจากแคโทด NS - อุณหภูมิทางอุณหพลศาสตร์ กับ- ค่าคงที่ตามทฤษฎีแล้วการรีดนมแบบเดียวกันของโลหะทั้งหมด (สิ่งนี้ไม่ได้รับการยืนยันโดยการทดลองซึ่งเห็นได้ชัดว่าอธิบายโดยเอฟเฟกต์พื้นผิว) การลดลงของฟังก์ชันการทำงานทำให้ความหนาแน่นกระแสอิ่มตัวเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงใช้แคโทดออกไซด์ (เช่น เคลือบนิกเกิลด้วยโลหะออกไซด์ที่เป็นอัลคาไลน์เอิร์ธ) ซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานอยู่ที่ 1-1.5 eV

ในรูป 153 แสดงลักษณะแรงดันกระแสไฟสำหรับอุณหภูมิแคโทดสองแบบ: NS 1 และ NS 2 และ NS 2 > T 1 ... กับเมื่ออุณหภูมิแคโทดเพิ่มขึ้น การปล่อยอิเล็กตรอนจากแคโทดจะรุนแรงขึ้น ในขณะที่กระแสอิ่มตัวก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ที่ ยูมีการสังเกตกระแสแอโนด a = 0 นั่นคืออิเล็กตรอนบางตัวที่ปล่อยออกมาจากแคโทดมีพลังงานเพียงพอที่จะเอาชนะฟังก์ชันการทำงานและไปถึงแอโนดโดยไม่ต้องใช้สนามไฟฟ้า

ปรากฏการณ์ของการแผ่รังสีความร้อนถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ที่จำเป็นต้องได้รับอิเล็กตรอนในสุญญากาศ ตัวอย่างเช่น ในหลอดไฟฟ้า หลอดเอ็กซ์เรย์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ฯลฯ หลอดไฟอิเล็กทรอนิกส์ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านไฟฟ้าและวิทยุ วิศวกรรม ระบบอัตโนมัติ และกลไกทางไกลสำหรับการแก้ไขกระแสสลับ การขยายสัญญาณไฟฟ้าและกระแสสลับ การสร้างการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้า ฯลฯ อิเล็กโทรดควบคุมเพิ่มเติมใช้ในหลอดไฟทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์

2. การปล่อยโฟโตอิเล็กตรอน- นี่คือการปล่อยอิเล็กตรอนจากโลหะภายใต้อิทธิพลของแสง เช่นเดียวกับการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นสั้น (เช่น รังสีเอกซ์) ความสม่ำเสมอหลักของปรากฏการณ์นี้จะได้รับการวิเคราะห์เมื่อพิจารณาจากโฟโตอิเล็กทริก

3. การปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ- นี่คือการปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวของโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ หรือไดอิเล็กทริก เมื่อถูกยิงด้วยลำอิเล็กตรอน การไหลของอิเล็กตรอนทุติยภูมิประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่สะท้อนจากพื้นผิว (อิเลคตรอนที่สะท้อนแบบยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่น) และอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่ "แท้จริง" - อิเล็กตรอนที่กระแทกจากโลหะ เซมิคอนดักเตอร์ หรือไดอิเล็กตริกโดยอิเล็กตรอนปฐมภูมิ

อัตราส่วนของจำนวนอิเล็กตรอนทุติยภูมิ NS 2 ประถม NS 1 , ซึ่งทำให้เกิดการปล่อยก๊าซเรียกว่า ปัจจัยการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ:

ค่าสัมประสิทธิ์  ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของวัสดุพื้นผิว พลังงานของอนุภาคทิ้งระเบิด และมุมตกกระทบบนพื้นผิว สำหรับสารกึ่งตัวนำและไดอิเล็กทริก  มากกว่าโลหะ เนื่องจากในโลหะซึ่งมีความเข้มข้นของอิเล็กตรอนนำไฟฟ้าสูง อิเล็กตรอนทุติยภูมิมักจะชนกับพวกมัน สูญเสียพลังงานและไม่สามารถทิ้งโลหะได้ ในเซมิคอนดักเตอร์และไดอิเล็กทริก เนื่องจากอิเลคตรอนการนำไฟฟ้ามีความเข้มข้นต่ำ การชนกันของอิเล็กตรอนทุติยภูมิกับพวกมันจึงเกิดขึ้นน้อยกว่ามาก และความน่าจะเป็นของอิเล็กตรอนทุติยภูมิจะออกจากอิมิตเตอร์เพิ่มขึ้นหลายเท่า

ตัวอย่างเช่นในรูป 154 แสดงการพึ่งพาเชิงคุณภาพของสัมประสิทธิ์การปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ  จากพลังงาน อีอิเล็กตรอนตกกระทบสำหรับ KCl ด้วยพลังงานอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้น  เพิ่มขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอนปฐมภูมิเจาะลึกลงไปในตาข่ายคริสตัลและทำให้อิเล็กตรอนทุติยภูมิออกมามากขึ้น อย่างไรก็ตาม ที่พลังงานบางอย่างของอิเล็กตรอนปฐมภูมิ  เริ่มลดลง เนื่องจากการเพิ่มความลึกในการเจาะของอิเล็กตรอนปฐมภูมิ อิเล็กตรอนรองจะหนีขึ้นสู่ผิวได้ยากขึ้นเรื่อยๆ ความหมาย  max สำหรับ KCl ถึง 12 (สำหรับโลหะบริสุทธิ์ไม่เกิน 2)

ปรากฏการณ์ของการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิถูกนำมาใช้ใน หลอดคูณภาพ(PMT) ใช้สำหรับขยายกระแสไฟฟ้าอ่อน photomultiplier เป็นหลอดสุญญากาศที่มีโฟโตแคโทด K และแอโนด A ซึ่งมีอิเล็กโทรดหลายตัว - ตัวปล่อย(รูปที่ 155) อิเล็กตรอนที่แยกออกมาจากโฟโตแคโทดภายใต้การกระทำของแสงตกบนอีซีแอล E 1 ผ่านความต่างศักย์ที่เร่งขึ้นระหว่าง K และ E 1 จากอีซีแอล E 1 ถูกเคาะออก  อิเล็กตรอน ฟลักซ์อิเล็กตรอนที่ขยายด้วยวิธีนี้จะถูกส่งไปยังอีซีแอลอี 2 และกระบวนการคูณจะถูกทำซ้ำในอีซีแอลที่ตามมาทั้งหมด หาก PMT ประกอบด้วย NSตัวปล่อย จากนั้นบนขั้วบวก A เรียกว่า นักสะสม,กลับกลายเป็นเสริมใน  NSเท่าของกระแสโฟโตอิเล็กตรอน

4. การปล่อยออโตอิเล็กทรอนิกส์- นี่คือการปล่อยอิเล็กตรอนจากพื้นผิวของโลหะภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าภายนอกที่แข็งแกร่ง ปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถสังเกตได้ในท่ออพยพ การกำหนดค่าของอิเล็กโทรดซึ่ง (แคโทด - ปลาย แอโนด - พื้นผิวด้านในของท่อ) อนุญาตให้ที่แรงดันไฟฟ้าประมาณ 10 3 V เพื่อให้ได้สนามไฟฟ้าประมาณ 10 7 V / NS. ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทีละน้อยแม้ที่ความแรงของสนามที่พื้นผิวแคโทดประมาณ 10 5 -10 6 V / m กระแสไฟฟ้าที่อ่อนแอก็เกิดขึ้นเนื่องจากอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทด ความแรงของกระแสนี้จะเพิ่มขึ้นตามแรงดันที่เพิ่มขึ้นทั่วทั้งท่อ กระแสเกิดขึ้นที่แคโทดเย็น ดังนั้นจึงเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า การปล่อยความเย็นคำอธิบายของกลไกของปรากฏการณ์นี้เป็นไปได้บนพื้นฐานของทฤษฎีควอนตัมเท่านั้น