g9f-1.4· Fəsil 1: Müxtəlif mühitlərdə elektrik cərəyanı· ~12 dəq

Vakuumda və qazlarda elektrik cərəyanı

Termoelektron emissiya, vakuum diodu və qaz boşalması

Vakuumda sərbəst yük daşıyıcısı olmadığı üçün adi halda cərəyan keçmir. Lakin metal katod qızdırıldıqda ondan elektronlar çıxır — bu hadisə termoelektron emissiya adlanır; çıxan elektronlar anoda doğru hərəkət edərək vakuumda cərəyan yaradır. Vakuum diodu məhz bu prinsiplə işləyir və cərəyanı yalnız bir istiqamətdə (anod müsbət olduqda) keçirir. Qazlar normal şəraitdə dielektrikdir, çünki neytral molekullardan ibarətdir. İstilik, yüksək gərginlik və ya şüalanma qazı ionlaşdırdıqda müsbət ionlar, mənfi ionlar və elektronlar yaranır və qaz cərəyan keçirməyə başlayır. Əgər boşalma yalnız xarici ionlaşdırıcı təsir etdikdə davam edirsə, ona qeyri-müstəqil boşalma; öz-özünə davam edirsə, müstəqil boşalma deyilir.

📌Nümunə

Məsələn: ildırım — təbiətdəki müstəqil qaz boşalmasının (qığılcım boşalmasının) nümunəsidir.

Əsas terminlər

Termoelektron emissiya — Metal katod qızdırıldıqda onun səthindən elektronların çıxması hadisəsidir.
Vakuum diodu — Katod və anoddan ibarət, cərəyanı yalnız bir istiqamətdə (anod müsbət olduqda) keçirən vakuum lampasıdır.
İonlaşma — Qazın neytral molekulundan elektron qopması; nəticədə müsbət ion və sərbəst elektron yaranır.
Qaz boşalması — İonlaşmış qazdan elektrik cərəyanının keçməsi hadisəsidir.
Müstəqil boşalma — Xarici ionlaşdırıcı kəsildikdə də öz-özünə davam edən qaz boşalmasıdır.
Rekombinasiya — Müsbət ionla elektronun birləşib neytral atom yaratması; daşıyıcıları azaldıb cərəyanı zəiflədir.
Müxtəlif mühitlərdə yük daşıyıcıları
MühitYük daşıyıcılarıKeçiricilik
VakuumKatoddan çıxan elektronlarTermoelektron emissiya ilə
İonlaşmamış qazYoxdurDielektrik — keçirmir
İonlaşmış qazMüsbət ionlar, mənfi ionlar, elektronlarQaz boşalması

Vakuumda yalnız elektron, ionlaşmış qazda həm ion, həm elektron daşıyır.

Qaz boşalmasının növləri
Boşalma növüNümunə / tətbiq
Qığılcım boşalmasıİldırım
Tac boşalmasıYüksək gərginlikli naqillərin ətrafındakı zəif parıltı
Qövs boşalmasıElektrik qaynağı
Için-için (parıltılı) boşalmaLüminessent (gündüz işığı) lampası

Müstəqil qaz boşalmasının dörd əsas növü və tipik nümunələri.

✎Vakuum diodunun müqaviməti (Om qanunu)
  1. 1Verilənlər: Gərginlik U=200 VU = 200 \text{ V}, cərəyan I=0,05 AI = 0{,}05 \text{ A}. Müqavimət R=?R = ?
  2. 2Düstur: Om qanunundan: R=UIR = \dfrac{U}{I}
  3. 3Hesablama: R=2000,05=4000 OmR = \dfrac{200}{0{,}05} = 4000 \text{ Om}
  4. 4Cavab: Diodun bu rejimdə müqaviməti 4000 Om4000 \text{ Om}-dur.
✎Anodda toplanan yük (q=I⋅tq = I \cdot t)
  1. 1Verilənlər: Cərəyan I=0,02 AI = 0{,}02 \text{ A}, zaman t=12 st = 12 \text{ s}. Yük q=?q = ?
  2. 2Düstur: q=I⋅tq = I \cdot t
  3. 3Hesablama: q=0,02⋅12=0,24 Klq = 0{,}02 \cdot 12 = 0{,}24 \text{ Kl}
  4. 4Cavab: 12 saniyədə anodda 0,24 Kl0{,}24 \text{ Kl} yük toplanır.
🚫Tez-tez səhv

İonlar qaz və elektrolit mühitlərində cərəyan daşıyır; vakuumda isə cərəyanı yalnız katoddan çıxan elektronlar daşıyır.

⚠️Diqqət

Müqavimət düsturunu qarışdırma: R=UIR = \dfrac{U}{I}. 2000,05=4000 Om\dfrac{200}{0{,}05} = 4000 \text{ Om}-dur (IU\dfrac{I}{U} və ya U⋅IU \cdot I deyil).

⚠️Diqqət

Diod cərəyanı yalnız anod müsbət olduqda keçirir; anod mənfi olarsa elektronlar anoda çatmır və cərəyan kəsilir.

💡Qeyd

İonlaşma daşıyıcı yaradır, rekombinasiya isə əks proses — ion və elektron birləşib neytral atom verir, daşıyıcıları azaldır.

💡Qeyd

Qeyri-müstəqil boşalma xarici ionlaşdırıcı tələb edir; müstəqil boşalma (məsələn ildırım) öz-özünə davam edir.

Qaydalar

  1. 1Vakuumda cərəyanı termoelektron emissiya ilə çıxan elektronlar daşıyır.
  2. 2Vakuum diodu cərəyanı yalnız bir istiqamətdə keçirir (anod müsbət).
  3. 3Qaz ionlaşdıqda cərəyanı müsbət ionlar, mənfi ionlar və elektronlar daşıyır.
  4. 4Qeyri-müstəqil boşalma xarici ionlaşdırıcı tələb edir; müstəqil boşalma öz-özünə davam edir.

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq