Номер 5, страница 120, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

5. Что называют вакуумным триодом? Как он устроен и как работает?

Что называют вакуумным триодом?

Вакуумным триодом, или просто триодом, называют электровакуумный прибор, который имеет три активных электрода: термоэлектронный катод (источник электронов), анод и одну управляющую сетку. Он предназначен для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Изобретение триода в 1906 году американским инженером Ли де Форестом стало революционным событием, так как триод был первым в истории устройством, способным усиливать слабые электрические сигналы, что положило начало развитию радиотехники, радиовещания и электроники в целом.

Ответ: Вакуумный триод — это трехэлектродная электронная вакуумная лампа, состоящая из катода, анода и управляющей сетки, и предназначенная в основном для усиления электрических сигналов.

Как он устроен и как работает?

Устройство вакуумного триода:

Триод конструктивно представляет собой герметичную стеклянную или металлическую колбу, из которой откачан воздух до состояния глубокого вакуума. Вакуум необходим для того, чтобы электроны могли свободно двигаться от катода к аноду, а также для защиты разогретого катода от сгорания. Внутри колбы расположены три основных электрода:

1. Катод — электрод, служащий источником электронов. При нагревании до высокой температуры он испускает электроны благодаря явлению термоэлектронной эмиссии. Катоды бывают прямого накала (когда сама нить, по которой течет ток, является источником электронов) и косвенного накала (когда нить накала подогревает отдельный металлический цилиндр-катод).

2. Анод (также называемый пластиной) — электрод, который собирает электроны. Обычно он изготавливается в виде металлического цилиндра, окружающего катод и сетку. В рабочем режиме на анод подается высокое положительное напряжение относительно катода.

3. Управляющая сетка — электрод, расположенный между катодом и анодом. Чаще всего она выполняется в виде спирали из тонкой проволоки или металлической сетки, окружающей катод. Это ключевой, управляющий элемент лампы.

Принцип работы:

Принцип работы триода основан на управлении интенсивностью потока электронов, летящих от катода к аноду, с помощью электрического поля, создаваемого сеткой.

Процесс происходит следующим образом: на нить накала подается ток, который разогревает катод. Нагретый катод начинает испускать электроны, которые образуют вокруг него отрицательно заряженное "электронное облако".

Высокий положительный потенциал анода притягивает эти электроны. Возникает направленное движение электронов от катода к аноду, то есть электрический ток в вакууме, называемый анодным током ($I_a$).

На управляющую сетку подается небольшое напряжение относительно катода. Это напряжение модулирует анодный ток. Если на сетку подать отрицательное напряжение, то создаваемое ею электрическое поле будет отталкивать электроны обратно к катоду, препятствуя их движению к аноду. Чем выше отрицательный потенциал сетки, тем меньше электронов достигает анода и тем слабее анодный ток. При определенном отрицательном напряжении (напряжение запирания) анодный ток может быть полностью прекращен. Если же напряжение на сетке близко к нулю или положительно, она почти не мешает (или даже помогает) электронам лететь к аноду, и анодный ток имеет максимальное значение.

Главное усилительное свойство триода обусловлено тем, что сетка расположена гораздо ближе к катоду, чем анод. Поэтому даже очень небольшое изменение напряжения на сетке приводит к значительному изменению электрического поля вблизи катода и, как следствие, к сильному изменению анодного тока. Подавая на сетку слабый переменный сигнал (например, от микрофона или антенны), можно получить в анодной цепи значительно более мощный ток, который точно повторяет форму входного сигнала. Это и есть процесс усиления.

Ответ: Триод устроен как вакуумная колба с тремя электродами (катод-источник электронов, анод-приемник и сетка между ними). Его работа основана на управлении большим потоком электронов (анодным током) с помощью малого напряжения, приложенного к сетке, что обеспечивает усиление сигнала.