מטען מרחבי – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ ←‏הסבר מתמטי: קטגוריה
Jwortzel (שיחה | תרומות)
אין תקציר עריכה
שורה 31:
:''φ'' = פונקציית העבודה של הקתודה
:''ř'' = הגורם המשמעותי של השתקפות אלקטרון
 
גורם ההשתקפות יכול להיות נמוך ביותר, אפילו 0.105, אבל בדרך כלל הוא קרוב ל 0.5.
 
זרם הפליטה כפי שמוצג לעיל גדול בהרבה סדרי גודל מאשר בדרך כלל מורגש באלקטרודות, מלבד מקרים מסויימים. רוב האלקטרונים הנפלטים מהקתודה מובלים בחזרה אליה על ידי דחיה של ענן האלקטרונים אשר נמצא בשכנות. אפקט זה נקרא ''אפקט המטען המרחבי'''. בגבול צפיפויות הזרמים הגדולות, ניתן להוציא את J על ידי משוואת צ'יילד-לנגמויר, בקירוב טוב יותר מאשר משוואת הפליטה התרמיונית שלעיל.
 
==תרחיש==
 
מטען מרחבי הוא תכונה המוטבעת בכל [[שפופרת ריק|שפופרות הריק]]. תופעה זו לעיתים הקלה ולעיתים הקשתה את החיים על מהנדסי חשמל אשר השתמשו בשפופרות אלו.
 
מטען מרחבי שימש באפליקציות רבות הכוללות בתוכן שפופרות עקב העובדה שהוא מייצר [[כא"מ]] שלילי במעטפת של השפופרת, אשר יכול ליצר נטיה שלילית למעטפת של השפופרת. נטיה זו יכולה להיות מושגת גם על ידי שימוש במתח המושרה על המעטפת, אשר מתווסף על מתח הבקרה של המערכת. נטיה זו יכולה לשפר את יכולת הבקרה של המהנדס וכן את הדיוק של ההגבר.
 
תופעה של מטען מרחבי יכול לקרות גם כתוצאה ב[[חומר דיאלקטרי|חומרים דיאלקטריים]]. למשל, כאשר גז הקרוב לאלקטרודה של מתח גבוה מתחיל תהליך של [[התמוטטות חשמלית]], מטענים חשמליים מוזרקים לתוך האיזור הקרוב לאלקטרודה, ויוצרים איזורים טעונים מטען מרחבי בסביבת הגז. תופעה של מטען מרחבי יכול גם לקרות בחומרים דיאלקטרים מוצקים או נוזלים, אשר נדחסים על ידי [[שדה חשמלי| שדות חשמליים]] גדולים. מטענים מרחביים אשר לכודים בתוך חומרים דיאלקטרים מוצקים בדרך כלל מהוים גורם התורם לכשל הדיאלקטרי בכבלים ובקבלים המעבירים מתחים גבוהים.
 
==חוק צ'יילד==
ידוע גם בתור חוק צ'יילד-לנגמיר או בתור חוק שלושת חצאי ההספק. החוק בונה מודל לפיו הזרם אשר זורם כתוצאה מהמטען המרחבי הוא בעצם דיודה אשר תכונותיה החשמליות משתנות ביחס ישר למתח האנודה בחזקת שלושה חצאים, וביחס הפוך לריבוע המרחק המפריד את האנודה והקתודה:
 
:<math>I_a=JS=2.33\times10^{-6}\frac{S\nu{V_a}^{3/2}}{d^2}</math>.
 
<math>{V_a}</math> הוא מתח האנודה
<math>d</math> הוא המרחק בין האנודה לקתודה
<math>I_a</math> הוא זרם האנודה
<math>J</math> הוא צפיפות הזרם
<math>S</math> הוא השטח.
 
חוק צ'יילד מניח את ההנחות הבאות:
#האלקטרודות שטוחות, מקבילות ומתיחסים אליהם בתור משטחים אינסופיים שווי פוטנציאל.
#האלקטרונים במשטח הקתודה הם בעלי מהירות אפסית
#באיזור האלקטרודות, קיימים רק אלקטרונים
#הזרם הוא זרם כתוצאה ממטען מרחבי
#מתח האנודה נשאר קבוע לזמן מספיק ארוך עד להתיצבות זרם האנודה
 
==המודל של מוט==
מודל ההולכה של המטען המרחבי של מוט טוען כי צפיפות זרם ההולכה על ידי המטען המרחבי במצב היציב J בדגימה דיאלקטרית בין אלקטרודות שטוחות ומקבילות אשר המרחק ביניהן L, הוא ביחס ישר לריבוע המתח הנופל עליהם V:
 
:<math>J=\frac{9{\epsilon}{\mu}{V}^{2}}{8{L}^3}</math>
 
מודל זה מניח את ההנחות הבאות:
#נוכח רק סוג אחד של נושאי מטען
#בחומר אין מוליכות אינטרינזית (משל עצמו), אלא מטענים מוזרים אליו מאלקטרודה אחת ונלכדים באלקטרודה השניה.
#ניידות נושאי המטען <math>\mu</math> והפרמיטיביות המגנטית <math>\epsilon</math> קבועים לכל אורך הפיסה.
#השדה המגנטי בקתודה ממנה מזריקים אלקטרונים הוא אפסי.
 
 
[[קטגוריה:חשמל]]