Номер 3, страница 120, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. Почему проводимость вакуума односторонняя?

3. Почему проводимость вакуума односторонняя?

Сам по себе идеальный вакуум является диэлектриком, так как в нем отсутствуют свободные носители заряда. Электрический ток в вакууме может возникнуть только в том случае, если эти носители заряда искусственно ввести в вакуумное пространство. Это явление используется в вакуумных приборах, например, в вакуумном диоде, который и демонстрирует одностороннюю проводимость.

Основной принцип заключается в явлении термоэлектронной эмиссии.

1. В вакуумной колбе находятся два электрода: катод и анод.

2. Катод целенаправленно нагревается до высокой температуры. Из-за нагрева электроны на его поверхности получают достаточную кинетическую энергию, чтобы преодолеть силы притяжения и "испариться" с поверхности металла. Вокруг катода образуется облако свободных электронов.

3. Анод остается холодным и сам по себе электроны не испускает.

Рассмотрим два варианта подключения источника напряжения к электродам:

• Прямое включение: Если на анод подать положительный потенциал, а на катод — отрицательный, то между электродами возникнет электрическое поле. Это поле будет притягивать отрицательно заряженные электроны, испущенные катодом, к положительному аноду. Возникает направленное движение электронов от катода к аноду, то есть через вакуумный промежуток начинает течь электрический ток (анодный ток).

• Обратное включение: Если поменять полярность и подать на анод отрицательный потенциал, а на катод — положительный, то электрическое поле будет отталкивать электроны от анода и возвращать их обратно на катод. Поскольку холодный анод не является источником электронов, а других носителей заряда в вакууме нет, направленного движения заряженных частиц не возникает. Ток через диод практически не течет.

Таким образом, электрический ток в вакууме может течь только в одном направлении — от горячего катода к аноду. Это свойство и называется односторонней проводимостью.

Ответ: Проводимость вакуума является односторонней, потому что носители заряда (электроны) поставляются только одним из электродов (нагретым катодом) за счет термоэлектронной эмиссии. Электрический ток возникает только тогда, когда второй электрод (анод) является положительным и притягивает эти электроны. При обратной полярности ток не течет, так как холодный анод не испускает электроны.