Номер 3, страница 167 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

3. Почему проводимость вакуума односторонняя?

3. Почему проводимость вакуума односторонняя?

Сама по себе среда идеального вакуума является изолятором, так как в ней нет свободных носителей заряда для переноса электричества. Однако, когда говорят о проводимости вакуума, обычно имеют в виду электрический ток в вакуумных электронных приборах, таких как вакуумный диод. Односторонняя проводимость в таких устройствах объясняется их конструкцией и физическим принципом работы.

1. Источник носителей заряда. В вакуумном диоде есть два основных электрода: катод и анод. Катод специально разогревают (прямо или косвенно) до высокой температуры. Благодаря этому возникает явление термоэлектронной эмиссии: электроны получают достаточно тепловой энергии, чтобы преодолеть силы удержания в металле и вылететь с поверхности катода в вакуум. Таким образом, горячий катод становится источником свободных электронов.

2. Движение зарядов в одном направлении. Если к аноду приложить положительный потенциал относительно катода, между электродами возникает электрическое поле. Это поле притягивает отрицательно заряженные электроны, эмитированные катодом, и ускоряет их в сторону анода. Достигнув анода, электроны поглощаются им, и во внешней цепи протекает электрический ток. Этот ток существует до тех пор, пока катод горячий и на аноде поддерживается положительный потенциал.

3. Отсутствие тока в обратном направлении. Если изменить полярность напряжения, то есть приложить к аноду отрицательный потенциал относительно катода, то электрическое поле между электродами изменит направление. Теперь оно будет отталкивать электроны обратно к катоду, препятствуя их движению к аноду. Анод, в свою очередь, является холодным и не предназначен для эмиссии электронов. Поэтому при обратной полярности поток заряженных частиц между электродами не возникает, и ток в цепи равен нулю.

Именно из-за того, что источником носителей заряда (электронов) является только один электрод (катод), а их движение возможно только в одном направлении (к положительному аноду), проводимость в таком вакуумном промежутке является односторонней. Устройство пропускает ток только в одном направлении, работая как выпрямитель.

Ответ: Проводимость вакуума в электронных приборах является односторонней, потому что носители заряда (электроны) испускаются только одним электродом — горячим катодом — и могут двигаться только к положительно заряженному аноду. При обратной полярности напряжения холодный анод не эмитирует электроны, а электрическое поле препятствует движению электронов от катода, поэтому ток не протекает.