פליטה תרמיונית – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
אין תקציר עריכה
Yonidebot (שיחה | תרומות)
מ בוט החלפות: תמונה; תאוריה; על ידי; פרסם; לעתים; חצים; תומאס; תרגום מאפיין thumb; תרגום מאפיין left; תרגום מאפיין frame;
שורה 1:
'''פליטה תרמיונית''' היא זרם של חלקיקים נושאי [[מטען חשמלי|מטען]] ממשטח או מסוג אחר של מחסום פוטנציאלי חשמלי, שנגרם על ידי אנרגיית חום-רטט שמתגברת על הכוחות האלקטרוסטטיים המתנגדים. חלקיקים נושאי מטען עשויים להיות [[אלקטרון|אלקטרונים]] או [[יון|יונים]], ולפעמים נקראים תרמיונים. המטען הכולל של החלקיקים הנפלטים (חיוביים או שליליים) יהיה שווה בגודל והפוך בסימן למטען שנותר במשטח הפולט.
 
[[Imageתמונה:Thermionicfilament.jpg|thumbממוזער|leftשמאל|200px|]]
הדוגמה הקלאסית לפליטה תרמיונית היא פליטה של אלקטרונים מ[[קתודה|קתודת]] מתכת מחוממת בריק (ידוע כאפקט אדיסון), אבל משתמשים במונח "פליטה תרמיונית" לתאר כל תהליך של פליטת מטען עקב חימום, גם כאשר המטען מועבר בין שני [[מוצק]]ים.
 
שורה 7:
עוצמת זרם המטענים גדלה באופן קיצוני כאשר ה[[טמפרטורה]] עולה, ופליטה בריק ממתכות נוטה להיות משמעותית בטמפרטורות מעל 10000 [[קלווין]].
 
[[Imageתמונה:edisoneffect.png|frameמסגרת|אפקט אדיסון בשפופרת ריק, דיודה מחוברת שתי קונפיגורציות, באחת יש זרם ובשניה לא. החיציםהחצים מסמנים תנועת אלקטרונים.]]
 
=== היסטוריה ===
התופעה נצפתה לראשונה ב-[[1873]] ע"יעל ידי [[דניאל לורדן]] ב[[בריטניה]]. כאשר עבד עם חפצים טעונים, גילה לורדן שכדור ברזל לוהט בעלת מטען שלילי, מאבד את המטען (ע"יעל ידי פליטה לריק של אלקטרונים), הוא גם גילה שתופעה זו אינה קורה כאשר הכדור טעון במטען חיובי.
 
האפקט נתגלה מחדש ע"יעל ידי [[תומסתומאס אדיסון]] ב-[[1880]], כאשר ניסה לגלות את הסיבה לשבירה של חוטי להט ב[[נורה חשמלית|נורה]], והשחרה לא אחידה (כהה יותר בצד אחד של חוט הלהט) של הנורות. אדיסון בנה מספר נורות ניסוי, חלקן עם חיווט נוסף, פלטת מתכת, או רדיד [[אלומיניום]] בתוך הנורה, שהיה מופרד חשמלית מחוט הלהט. הוא חיבר [[אלקטרודה|אלקטרודת]] מתכת נוספת לחוט הלהט דרך [[גלוונומטר]]. כאשר לאלקטרודת המתכת היה יותר מטען שלילי מלחוט הלהט, לא עבר זרם ביניהם, מכיוון שהאלקטרודה פלטה אלקטרונים חדשים, אולם כאשר לאלקטרודה ניתן מטען חיובי ביחס לחוט הלהט האלקטרוני שנפלטו מחוט הלהט נמשכו לאלקטרודה וייצרו זרם. זרימה חד צדדית של זרם נקראה "אפקט אדיסון" (למרות השימוש במונח לתאר פליטה תרמיונית). אדיסון מצא שהזרם בין האלקטרודה לחוט הלהט גודל במהירות עם עליית המתח.
 
בעקבות גילויים אלה [[ויליאם פריס]] פרסם מאמר מסכם בנושא, ואילו [[ג'ון פלמינג]] גילה שאפקט אדיסון יכול לשמש לגילוי [[גלי רדיו]], והמשיך לפתח את [[שפופרת ריק|שפופרת הריק]] בעלת שתי אלקטרודות, שנודעה בשם "[[דיודה]]", שאותה רשם כ[[פטנט]] ב-[[16 בנובמבר]] [[1904]].
שורה 19:
 
=== חוק ריצ'רדסון ===
בכל [[מתכת]] יש אלקטרון אחד או שנים בכל [[אטום]] החופשיים לנוע מאטום לאטום. לעיתיםלעתים מתייחסים לזה כ"ים של אלקטרונים". המהירויות שלהם מתפלגות באופן סטטיסטי, לא אחיד, ומדי פעם לאלקטרון תהיה מספיק [[מהירות]] לצאת מהמתכת מבלי להימשך חזרה פנימה. הגודל המינימלי של האנרגיה הנדרשת לאלקטרון לעזוב את המשטח נקרא "[[פונקציית העבודה]]". פונקציית העבודה היא תכונה של המתכת ועבור רוב המתכות היא בסדר גודל של כמה [[אלקטרון וולט]]. זרמים תרמיונים יכול להיות מוגברים על ידי הפחתת פונקציית העבודה. המטרה הרצויה הזאת יכולה להיות מושגת גם על ידי ציפוי חוט הלהט בשכבת תחמוצת כלשהי.
 
ב-1901, אוון ויליאמס ריצ'רדסון פירסםפרסם את תוצאות ה[[ניסוי]] שלו. הזרם מהחוט המחומם נראה כתלות אקספוננציאלית בטמפרטורה של החוט בצורה הדומה ל[[משוואת ארניוס]] (Arrhenius). הצורה המודרנית של החוק (שהודגמה על ידי סול דושמן ב-1923, ולכן לפעמים קרויה משוואת ריצ'רדסון-דושמן) טוען כי הצפיפות של הזרם הנפלט J היא ביחס ישר לטמפרטורה T במשוואה:<br />
<div style="text-align: center;">
<math>J=AT^2 e^{-\frac{W}{kT}}</math>
שורה 32:
כאשר m ו e הם המסה והמטען של האלקטרון, k - קבוע בולצמן, c - מהירות האור בריק, ו-h הוא [[קבוע פלאנק]].
 
בעוד ל A יש ערך תיאורטיתאורטי קבוע, בפועל הערך תלוי משמעותית בחומר הנבדק.
 
בגלל התלות האקספוננציאלית, הזרם גדל במהירות עם עליית הטמפרטורה כאשר <math>W>kT</math> <br />