Техника - молодёжи 1944-07-08, страница 31

нов в ядре атома и носителей отрицательного электричества — электронов, вращающихся ©округ ядра, одинаково, я поэтому атом в целом нейтрален. При некоторых условиях, однако, атом теряет один или несколько электронов, приобретая тем самым положительный заряд, или улавливает лишние электроны, становясь отрицательно заряженным*

В одних «веществах электроны прочно связаны с атощми, крепко «держатся» за них и не могут переместиться в соседние, «чужие», атомы. В таких веществах, называемых диэлектриками, или и з о л я* торами, передвижение электроне® в каком-нибудь определенном направлении «е-возможно*

В других веществах (проводниках) электроны, наоборот, очень слабо связаны со своими ядрам и могут самопроизвольно отделяться от атомов и передвигаться в междуатомном пространстве. Но движение это совершается беспорядочно, хаотично, до тех пор, пока к проводнику не приложена электродвижущая сила, то есть в одной точке проводника создан избыток, а в другой' — недостаток электронов. В этом случае - электроны начинают перемещаться к положительному полюсу, в направлении, кстати сказать, обратном тому, которое совершенно произвольно условились считать направлением тока-—от положительного полюса к отрицательному, от анода к катоду. f

Из растленной mm лампы вырываются электроны,

Обычно электроны двшкутся (вдоль проводника или беспорядочно перемещаются в его толще, но не (вырываются наружу, не проникают за поверхность провода, металлической пластинки и; т. п.: их удерживают ядра атомов. Но, ускорив движение электронов, можно заставить их дарваться из металла в окружающее, пространство,

Существует три способа ускорения электронов:

Во-первых, лозьщтеше температуры металлов. При очень высокой температуре отдельные электроны начинают двигаться так быстро, что им удается преодолеть притяжение ядер и вылететь из ироводда-К» во внешнее пространство. Этот процесс излучения электронов называют термоэлектронной эмиссией.

Во-вторых, электрон можно вырвать из проводника ударам других, быстро летящих электронов или заряженных атомов. Подобно камню, разбрызгивающему при падении ®оду,1 быстро летящей электрон при ударе о металлическую поверхность также может (вызвать «разбрызгивание* электронов. Этот (вид эмиссии называют ©тори ч н ой эмиссией,

В-третьих, мы можем освободить электроны, освещав поверхность металла. Падающие «а металл лучи отдают электронам свою энергию и заставляют их двигаться быстрее. Такой шд эмиссии шзьгаают фо-т о з м и с с и е й, а вылетающие электроны—фото электронам®.

Каким бы способом щ «вырывались из металла электроны, они не могут пройти сколько-нибудь значительный путь, не столкнувшись с молекулами окружающего

воздуха. Чтобы «расч**стипъ дорогу» вылетевшим электронам, в электронных приборах стремятся как можно тщательнее удалить воздух, то есть создают а mm "вакуум. Практически в вакуумных приборах удается уменьшить давление до одной миллиардной доли атмосферного. При этом все же ® .каждом кубическом сантиметре такой «пустоты» еще содержится по 25 миллиардов молекул воздуха: в 12 раз больше, чем людей на земном шаре. Но, несмотря на такое кажущееся «перенаселение», внутри вакуумного прибора довольно свободно, так как молекулы имеют ничтожные размеры, а электроны еще в адл». лион раз меньше молекул. Поэтому электроны свободно, почти никогда не сталкиваясь с молекулами шо&духа, могут лететь туда, куда шекут их силы электрического притяжения.

Зная эти подробности о природе эдек* тричества, мы теперь легко поймем то, что когда-то привело в такое недоумение Эдисона.

В самом деле, когда он поместил «в баллон лампы металлическую пластинку и присоединил ее к плюсу батареи, то этим самым он подал на нее некоторое положительное напряжение, и вылетающие с раскаленной нити электроны стали притягиваться к пластинке; ® цепи пластинки потек ток. Когда же Эдисон {включал в цепь пластинки еще добавочную батарею, усилившийся положительный заряд начинал сильнее притягивать электроны, число их увеличивалось, ток становился сильнее. А как только добавочная батарея перевертывалась, то есть на пластинку подавался не положительный, а отрицательный заряд, то электроны от нее начинали отталкиваться, и ток через -измерительный прибор не шел.

Впервые эффект Эдисона был использован в практической работе -в 1904 году английским ученым Джоном Флемингом, Для приема сигналов беспроэолочного телеграфа ему необходим был ¹ детектор — прибор с односторонним пропусканием электрического тока. А так как «эффектная» лампа, которую построил Эдисон, пропускала ток только в одном направлении, то Флеминг и приспособил ее для своего алла-рата. По аналогии с клапанами, пропускающими жидкости шш газы только © одном направлении, Флеминг назвал свой прибор электрическим клапаном, {вентилем.

Подобное устройство не устарело и поныне. Многие современные лампы, в сущности ; ничем не отличаются от устройства Эдисона или клшанов Флеминга. Изменились только названия, а щшнцш остался прежний,

Нить, иалучающую электроны, теперь яаэдаают катодом. Пластинку, притягивающую электроны, — а иод о м. Лампу с катодом и анодом,, то есть с двумя электродами, называют дэ ух э ле ктрод н оЙ лам п о й_} или, сокращенно, д и о д о м.

Основное применение двухзлектродной л ампы — это превращение переменного электрического тока -в постоянный, или, как говорят, выпрямление переменного тока. Такая выпрямительная лампа имеет еще специальное название —-кенотрон. Кроме выпрямления обычного «осветительного» переменного тока, двухэлектродная лампа используется еще для детектирования радиосигналов, как это сделал Флеминг, то есть, в сущности, тоже для выпрямления переменного тока только высокой частоты.

Два года спустя америшнский ученый Ля де-Форест сделал следующий важный шаг в управлении электронами.

Мы уже знаем, что сила протекающего через электронную лампу тоет определяется количеством электронов, перелетающих с катода на анод. Больше электро-нов — сильнее ток» меньше электронов—• слабее ток.

Ли де-Форесту удалось шяяснить, что, воздействуя на яетящш электроны езгчтож-

шш электрическими силами, можно <в значительных пределах управлять (увеличивать или уменьшать) поток электронов. Для управления электронами он поместил между катодом и анодом новый электрод в виде решетки или сетки,

С другими электродами внутри ламш сетка не соединяется,, а провод от «ее вы-водится из деолбы наружу. Саш по себе сетка совершенно не влияет на поток электронов, летящих к аноду, Основная их масса свободно проскакивает через отверстия в сетке, так как соотношение размеров электронов с отверстиями в сетке примерно такое же, размеры человека в сравнении с (расстояниями между небесными телами.

Но стоит только сообщить сетке при помощи батареи заряд того «щи иного знака, как сетка начнет уже энергично (вмешиваться в происходящие в лампе электронные процессы.

Когда заряд на сетке отрицателен, сетка стремится оттолкнуть от себя электроны, и так как она сходится на пути от катода к аноду, то она мешает электронам перелетать на анод, и часть из них начинает возвращаться обратно к катоду.

Вели отрицательное напряжение на сет, ке значительно увеличить, то электроны совсем не попадут на- анод, хотя* там и будет иметься большой положительный заряд. Сетка своим отрицательным зарядом может преодолеть действие положитель-. кого заряда анода. А так как сетка "находится ближе к катоду, чем анод, то ее воздействие на поток электронов будет значительно сильнее, и небольшие изменения напряжения на сетке вызовут поэтому значительные колебания тока в цепи лампы. В некоторых типах современных ламп при изменении! напряжения на сетке на 1 вольт происходят в сто раз большие изменения анодного тока.

За тысячи километров к антенне радиоприемника долетают сигналы — электромагнитные колебания огромной частоты. ■ Эти колебании, то есть изменения напряжения, сами по себе слишком слабы, для того чтобы подействовать на электромагниты телефонной трубки. Но если уловленные антенной радиосигналы нодвесэд к сетке электронной лампы, они' нтнуг влиять на поток электронов. Каждое изменение в силе к направлении колебаний сигналов вызывает такие же по форме колебания напряжения в цепи лампы. Но амплм-

Элекгронаш, вылетающими из раскаленном нити лампы, можно управлять с помощыо

сетчатого электрода. При положительном заряде сетка усиливает ток электронов» при отрицательном — отталкивает их,, не пропуская к аноду< Читатель должен"учесть, что ядра атомов и электроны, электроны и отверстия в сетке изображены художником в разных масштабах. В действительности диаметр электронов больше диаметра ядер атомов, а отверстия в сетке превышают электроны и неизмеримое число раз,