Глава 4. Контактные явления. Термоэлектронная эмиссия
Контрольные вопросы 1. Что такое контактная разность потенциалов на границе металл – среда? 2. Что такое работа выхода электрона из металла и как ее найти? Приведите примеры значений этой величины для некоторых металлов. 3. От чего зависит контактная разность потенциалов на границе металл – металл? Запишите формулу для ее нахождения. 4. Сформулируйте законы Вольта. 5. Что такое термо – ЭДС? запишите формулу для ее вычисления. 6. Что представляет собой термопара? Для чего используются термопары? 7. В чем состоит эффект Пельтье и где он используется? 8. Что такое термоэлектронная эмиссия? Начертите график вольт – амперной характеристики и проанализируйте его. 9. Где используется явление термоэлектронной эмиссии? Основные формулы Чтобы вырваться наружу из металла, электрон должен обладать кинетической энергией
где А – работа выхода электрона из металла. Контактная разность потенциалов между двумя разнородными металлами определяется по формуле
где k – постоянная Больцмана, Т – температура контакта, е – элементарный заряд, n 1 и n 2 – концентрация свободных электронов в металлах, А 1, А 2 - работы выхода. Термоэлектродвижущая сила
где (Т 1- Т 2) – разность температур спаев. Плотность тока насыщения при термоэлектронной эмиссии определяется по формуле Ричардсона – Дешмана
где j нас – плотность тока насыщения; С – эмиссионная постоянная, разная для различных металлов; А – работа выхода электрона из металла; k – постоянная Больцмана. ЗАДАЧИ 65. Какой наименьшей скоростью должен обладать электрон для того, чтобы ионизовать атом водорода? Потенциал ионизации атома водорода j = 13,6 В. [2,2×106 м/с].
66. При какой температуре атомы ртути имеют кинетическую энергию поступательного движения, достаточную для ионизации? Потенциал ионизации атома ртути 10,4 В. [8,4×104 К ] 67. Потенциал ионизации атома гелия j = 24,5 В. Найти работу ионизации. [39,2×10-19Дж]. 68. Какой наименьшей скоростью должны обладать свободные электроны в цезии и платине для того, чтобы они смогли покинуть металл? [8,3×105 м/с; 1,4×106 м/с]. 69. Отношение работ выхода электронов из платины и цезия 1,58. Определить отношение минимальных скоростей теплового движения электронов, вылетающих из металлов. [1,26]. 70. Определить скорость вылетающего из металла электрона, если он обладает энергией 10-18 Дж. Работа выхода электрона из металла 2,5эВ. [1,15 ×106 м/с] 71. Во сколько раз изменится удельная термоэлектронная эмиссия вольфрама, находящегося при температуре 2400 К, если повысить температуру вольфрама на 100 К. [2,6] 72. Термопара железо-константан, постоянная которой a = 5,3×10-5 В/К и сопротивление 15 Ом, замкнута на гальванометр. Один спай термопары находится в сосуде с тающим льдом, а второй помещен в среду, температура которой не известна. Определить эту температуру, если через гальванометр течет ток 0,2 мА, а внутреннее сопротивление гальванометра 150 Ом. [896 К]. 73. Во сколько раз катод из торированного вольфрама при температуре 1800 К дает большую удельную эмиссию, чем катод из чистого вольфрама при той же температуре? Эмиссионная постоянная для чистого вольфрама 0,6×106 А/(м2×К2), для торированного 0,3×107 А/(м2×К2). [1,1×104] 74. При какой температуре торированный вольфрам будет давать такую же удельную эмиссию, какую дает чистый вольфрам при 2500 К? Необходимые данные взять из предыдущей задачи. [1760 К] 75. Определить работу выхода электронов из металла, если плотность тока насыщения двухэлектродной лампы при температуре Т 1 равна j 1, а при температуре T 2 равна j 2. [ 76. Вывести формулу для скорости изменения плотности термоэлектронного тока насыщения в зависимости от температуры.
77. Ток насыщения при несамостоятельном разряде 6,4 пА. Найти число пар ионов, создаваемых в одну секунду внешним ионизатором. [2×107] 78. Определить температуру, при которой атомы водорода имеют среднюю кинетическую энергию поступательного движения, достаточную для ионизации. [1,05×105 К] 79. Определить температуру, соответствующую средней кинетической энергии поступательного движения электронов, равной работе выхода из вольфрама, если поверхностный скачок потенциала для вольфрама составляет 4,5 В. [3,48×104 К]
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|