emisión termoiónica

Emisión Termoiónica

Instituto Tecnológico de Saltillo

Docente: Dr. Jaime e. Terrazas

Alumno: Ing. Jorge Saucedo E.

Saltillo, Coahuila a 22 de Febrero del 2011

Emisión Termoiónica

El ejemplo a continuación es un tubo de radio el cual es una fuente de electrones; constituido por un filamento de tungsteno y una placa cargada positivamente que atrae los electrones.

Dentro de un contenedor en vacio se colocando dos placas que servirán como electrodos, y se conectaran a una fuente de energía V1, se agrega también un filamento (color rojo), cercano al cátodo y cuya función es calentar este de tal manera que los electrones sean excitados y se promueva su emisión de esta placa. Una vez que un electrón logra escapar del cátodo, se encuentra en el vacío, y se encuentra sometido al campo eléctrico formado gracias a la fuente de poder. Si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, el electrón será atraído hacia el ánodo, en vez de retornar al cátodo. A medida que los electrones abandonan el cátodo, la fuente de tensión los repone, y el exceso de electrones atraídos hacia el ánodo son drenados igualmente por la fuente. Como resultado, bajo las condiciones de tensión, vacío y temperatura adecuadas, se forma una corriente eléctrica en sentido cátodo-ánodo.

¿Cuántos electrones por segundo pueden salir de una pieza de tungsteno, y cómo ese número varía con la

temperatura? Esta pregunta la respondemos de igual forma que en el problema anterior utilizando para ello la ecuación:

En una pieza de metal, los electrones son atraídos por los iones, o átomos del metal. Ellos se sienten atraídos, si podemos decirlo crudamente, con el metal

Para obtener un electrón de una pieza de metal, se necesita una cierta cantidad de energía o el trabajo de sacarlo, la cual puede variar de cuerdo a:

1) Al tipo de metal.2) A la superficie de metal.

El trabajo total pueden ser unos pocos electrón voltios, es típico de la energía involucrada en las reacciones químicas.

¿Cómo podemos saber cuántos electrones salen por segundo?

Imaginando que los electrones no alcanzaron la distancia de la placa, y que se son como un gas y podrían regresar al metal de donde salieron. Y entonces habría una cierta densidad de electrones en equilibrio y se podría determinar por la misma formula que en la sección anterior, siendo esta:

Donde:Va= Volumen por electrones en el metal

W= Trabajo= qe ; = llamada la función de trabajo, o la tensión 𝜙 𝜙necesaria para extraer un electrón de la superficie

La respuesta es que la corriente de electricidad que se presenta por unidad de área es igual a la carga en cada momento del número que llegan por segundo y por unidad de área, que es el número de veces por unidad de volumen de la velocidad, y esta dado por:

Si se considera ahora KT como el electrón volt y se trabaja a una temperatura de 11600 °, en este caso el filamento estaría trabajando a 1100° entonces:

e-10 si T sufre cambio mínimo entonces el factor exponencial cambia mucho

Por tanto la característica importante sigue siendo:

¿W cambia ligeramente con la temperatura?

Si lo hace, no se puede distinguir una W cambiando lentamente con la temperatura de un coeficiente distinto en el frente. Es decir, si W cambiado de forma lineal, por ejemplo, con la temperatura, de modo que W – W0 + kT, 𝜶entonces tendríamos que:

=

Así, una W linealmente dependiente de la temperatura es equivalente a un pasado "constante".