Электрический ток в вакууме

Выше говорилось, что полный вакуум является идеальным изолятором. Для того чтобы через пространство, в котором создай высокий вакуум, пошел ток, нужно искусственно ввести в это пространство свободные электроны. Это можно сделать с помощью термоэлектронной эмиссии, помещая в вакуум металлическую проволоку, которую можно включать в электрическую цепь.

Пример такого устройства был изображен на рис. 18.2. Когда для опыта берут пустотную лампу накаливания, то электроны с растленной нити вылетают в вакуум. Если между нитью накала К и электродом А создать электрическое поле, заставляющее двигаться электроны к электроду А, то цепь замыкается и в вакууме течет ток. В этом случае свободные электроны движутся в вакууме беспрепятственно и за счет работы сил поля получают кинетическую энергию. Если напряжение между электродами на рис. 18.2 равно U, то работа сил поля по перемещению электрона между электродами K и А выражается формулой

А = Ue.

Поскольку за счет этой работы электроны приобретают кинетическую энергию, получаем:

Wк = UE, или mv2 = Uе. (20.5)

Здесь m — масса, V — скорость и e — заряд электрона. Напряжение U в этом случае называют разгоняющим напряжением. Масса электрона очень мала, поэтому движением электронов в вакууме можно легко управлять.