Неясно, чим пояснити верхній загин ВАХ вакуумного діода, тобто чому виникає струм насичення? Згідно з визначенням, ток є швидкість зміни електричних зарядів через поперечний переріз провідника, а оскільки носієм зарядів в даному випадку є електрони, то від швидкості їх руху мав би залежати, тобто змінитися, і струм. Якщо врахувати, що підвищення напруги постійно розганяє електрони, то слід було б очікувати постійне зростання струму, тобто відсутність струму насичення в вакуумному діоді, що, звичайно, суперечить реальному стану речей. Чи не можна було б прояснити це питання? Заздалегідь вдячний, Олександр.
Питання мій. Ставлю його, тому що в підручниках не зустрів на нього відповіді.
Особисто мені здається, що відповідь криється в законі збереження енергії. Чим вище струм, тим більше електронів пробігає по провіднику, але оскільки число електронів в одиницю часу лімітується характеристиками джерела струму, то і струм насичення також є кінцевою величиною.
Ну, по-перше, напевно, навпаки - чим більше електронів пробігає по провіднику в одиницю часу, тим більше струм. По-друге, мова йшла про ВАХ вакуумного діода, в якому постачальником електронів є розжарений катод. Питання полягало в тому, чому підвищення напруги на аноді, тобто безперервний розгін електронів не призводить до безперервному зростанню струму?
Адже, згідно з визначенням, ток (сила струму) - це швидкість зміни зарядів в одиницю часу, і безперервний розгін електронів, які є носіями зарядів, мав би викликати також безперервне зростання струму через діод. Насправді ж ток, починаючи з деякого значення напруги, перестає рости і залишається незмінним при подальшому підвищенні напруги.
При певній температурі катода концентрація електронів в "хмарі" навколо нього постійна. Коли до діода докладено невелика напруга, лише частина електронів досягає анода, інша частина повертається знову на катод. При збільшенні напруги струм збільшується, тому що збільшується число досягли анода електронів. Струм насичення встановлюється, тому що всі електрони досягають катода (а додаткових вже немає).
А то, що всі електрони, що вилетіли з катода, досягають анода зі все більшою і більшою швидкістю, хіба не впливає на величину струму? Адже, згідно з визначенням, ток (сила струму) - це саме швидкість зміни заряду, а не його абсолютне значення. Я знаю, що десь помиляюся в своїх міркуваннях, але мені хотілося б почути чітке формулювання моєї помилки. Дякуємо.
Число електронів, що випускаються катодом, постійно. При збільшенні їх швидкості, відповідно, зменшиться їх концентрація в колбі діода. З огляду на формулу сили струму I = envS. виходить, що сила струму досягне якогось граничного значення.
А якщо збільшувати при цьому температуру катода?
Струм насичення збільшиться.
Вибачте, будь ласка, за уїдливість, але в цій формулі потрібно спочатку визначитися з незалежними змінними.
e (заряд електрона) і S (площа перерізу потоку електронів) - величини постійні. А що таке n і V.
P. S. Хтось постійно запитує про температуру катода. В даному випадку вона приймається постійною. Прохання не відводити питання в сторону.
n - концентрація електронів, V - їх швидкість.
Вважаємо, що температура катода постійна.
1. Якщо різниця потенціалів між електродами дорівнює нулю, то сила анодного струму рівна нулю, за умови, що відстань між електродами досить велике (якщо електроди розташовані близько, то незначний струм буде йти). Вилетіли з катода електрони утворюють електронне хмара, що створює поле, яке гальмує знову вилітають електрони. В результаті подальша емісія електронів припиняється. Скільки електронів вилетіло з металу, стільки ж в нього повертається під дією зворотного поля електронного хмари.
2. При створенні між електродами поля, що прискорює електрони, електронне хмара розсмоктується, і виникає струм. Сила струму зростає з різницею потенціалів. Сила струму пропорційна
I = α (δU) 3/2 - це формула Богуславського.
Сила струму зростає швидше, ніж прямо пропорційно. При подальшому збільшенні різниці потенціалів зростання сили струму почне затримуватися, так як загальне число електронів, що випускаються катодом при постійній температурі. обмежена.
Коли різниця потенціалів досягне певного значення, достатнього, щоб відсмоктувати від катода все ті електрони, які з нього випускаються, подальше зростання струму припиняється зовсім. При цьому досягається струм насичення.
На підставі сказаного можна вважати, що сила струму насичення чисельно дорівнює заряду всіх електронів, що випускаються в одиницю часу даними катодом при даній температурі.
1. Формула Богуславського про струмі насичення взагалі нічого повідомляє.
2. ". Подальше зростання струму припиняється зовсім" - звучить дещо декларативно.
Хотілося б саме знати, чому це відбувається? Адже все відсмоктати електрони теж летять з різними швидкостями до анода в залежності від прикладеної напруги, тобто чим більше напруга, тим більше їх швидкість. Згідно ж формулою I = e * n * V * S. де V - швидкість електронів, струм I лінійно залежить від V. тобто від швидкості електронів і ніякого насичення, начебто, не повинно бути. У всякому разі, математично це не видно.