Термоэлектронная эмиссия. Работа выхода электрона
Внутри металлических проводников свободные валентные электроны двигаются хаотически по всему объему проводника, но свободно покинуть поверхность проводника не могут, т.к. вблизи поверхности проводника электроны, покинувшие проводник и сама поверхность проводника образуют объемные, связанные между собой заряды, противоположного знака, которые создают электрическое поле. Т.о. около поверхности проводника существует электрическое поле с разностью потенциалов 
(скачок потенциала). Электронам, покидающим поверхность проводника необходимо совершить работу в этом поле. (Работа выхода)
Выход электронов с поверхности проводника называется эмиссией. Если проводник нагревать, то скорость эмиссии увеличивается, такое явление называется термоэлектронной эмиссией.
Контактная разность потенциалов.
Контактная разность потенциалов возникает в месте плотного соприкосновения двух разнородных металлов. Возникает контактная разность потенциалов по двум причинам:
1) разная концентрация ( n ) электронов в металлах.
Разная работа выхода электронов с поверхности металла.
- контактная разность потенциалов возникает в следствии того, что электроны легко покидают поверхность первого металла и переходят во второй.
Термопара, термобатарея, термо ЭДС.
Если два проводника САД и СВД соединить между собой, то получим термопару. Концентрация электронов во первом металле больше (п1) , чем во втором (п2). В местах контактов С и Д образуются электрические поля. При равенстве температур этих контактов поля будут одинаковыми и тока в этих проводниках не будет.
Если место контакта С нагревать, то электроны получив дополнительную энергию, преодолевают сопротивление электрического поля в контакте С и двигаются направленно к контакту Д. В контакте Д электроны разгоняются электрическим полем и свободно двигаются к контакту С.
Т.к. по проводнику идет ток, значит действует термо - ЭДС. Величина термо – ЭДС зависит от разности температур в местах контактов, чем больше разность, тем больше ЭДС.
Величина ЭДС и сила тока, получаемая от одной термопары, сравнительно невелика. Для того чтобы увеличить силу тока и напряжение термопары соединяют между собой в батареи. При этом за счет последовательного соединения увеличивается ЭДС (напряжение), за счет параллельного - сила тока. Такие термобатареи используются как источники ПОСТОЯННОГО ТОКА.
Явление Пельтье. Смотри рис1 вопроса 3
Если через термопару пропустить постоянный ток, то электроны, двигаясь направленно в контакте С попадают в тормозящее электрическое поле и их скорость и кинетическая энергия уменьшаются. Понижается и температура. В контакте Д электроны, двигаясь направленно, попадают в ускоряющее электрическое поле. Их скорость и кинетическая энергия увеличиваются, значит увеличивается и температура. Если через термопару пропускают ток, то один контакт будет нагреваться, а второй – охлаждаться. Это явление называется ЯВЛЕНИЕМ ПЕЛЬТЬЕ.
Применение термоэлектрических явлений в науке и технике.
Термоэлектронная эмиссия практически используется в тех случаях, когда необходимо получить ток в вакууме или направленный поток электронов – электронный луч. Например, в радиолампах, электроннолучевых трубках, кинескопах телевизоров.
Термопары используются для точного измерения высоких и низких температур, в качестве термодатчиков и термореле.
Явление Пельтье используется для получения низких температур, например в мед.инструментах.
Тема 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
В ГАЗАХ.
Ионизация газа.
Зависимость тока в газах от напряжения.
Различные виды разрядов в газах при атмосферном давлении.
Ток в газах при пониженном давлении.
Излучение и поглощение энергии атомами.
Катодные лучи и их свойства.
Двухэлектродная лампа. Диод.
Трехэлектродная электронная лампа. Триод.
Ионизация газа.
Если на электроды подать напряжение и между электродами находится воздух в обычном состоянии, то тока в цепи практически не будет, т.к. в обычном состоянии воздух является диэлектриком. Для того, что бы газ стал проводником тока необходимо увеличить концентрацию свободных носителей заряда. Для этого атомам и молекулам газа необходимо сообщить дополнительную энергию, в результате нагревания или за счет какого-либо вида излучения. Такой источник дополнительной энергии называется ИОНИЗАТОРОМ. Если атомам и молекулам сообщить дополнительную энергию, то их скорость хаотического движения увеличивается, столкновения становятся чаще и сильнее. При таких столкновениях происходит обмен энергиями, в результате которого атомы могут терять электроны или приобретать, превращаясь в соответствующие ионы (+), (-); .
Т.о. из нейтральных атомов и молекул образуются положительно и отрицательно заряженные ионы и свободные электроны. Такой процесс называется ИОНИЗАЦИЕЙ. Заряды противоположного знака, притягиваясь, могут соединяться, образуя нейтральные атомы и молекулы – такой процесс называется РЕКОМБИНАЦИЕЙ. Т.о. одновременно с процессом ионизации происходит и обратный процесс – рекомбинация. Поэтому при постоянно работающем ионизаторе при условии, если его мощность не меняется, концентрация свободных носителей заряда становится примерно одинаковой. Если при работающем ионизаторе на электроды подать напряжение, то начнется направленное движение двух потоков: положительных ионов к катоду, отрицательных ионов – к аноду. Ток в газах представляет собой направленное движение ионов обоих знаков и электронов.