Лампа-клапан

Раскаленная нить лампочки «выбрасывает» большое количество свободных электронов. Они образуют вокруг нити целое облако электронов, обладающее отрицательным зарядом. Постепенно условия {67} «выбрасывания» заметно ухудшаются, так как приходится преодолевать отталкивающее влияние все увеличивающегося пространственного заряда облака. Не всем электронам это под силу. Многие возвращаются обратно на поверхность металла еще и потому, что ударяются о другие электроны облака и отталкиваются. Так постепенно устанавливается равновесие. Количество выброшенных электронов становится равным числу упавших обратно на поверхность нити.

Когда в баллон лампы введена металлическая пластина и ей сообщен положительный заряд, то электронное облако начнет уменьшаться. Электроны, попавшие в электрическое поле пластинки, двинутся по направлению к положительному заряду, уступая свое место в облаке все новым группам только что эмитированных.

Обычная осветительная лампа с дополнительным электродом превратилась в простейший электронный прибор.

Образуется своеобразный электронный мост, соединяющий два электрода: раскаленную нить — источник электронов (ее называют катодом) и положительно заряженный приемник электронов (его называют анодом). Если анод и катод замкнуты внешней цепью, то по ней начнет течь электрический ток. Попробуем теперь поменять местами полюса батареи, подсоединенной к катоду и аноду. Теперь положительно заряженным окажется катод. Это значит прежде всего, что у многочисленных «свободных» электронов катода будет отнята их свобода. Но если даже предположить, что им частично удалось бы покинуть металл катода, то куда же им деваться? Отрицательно заряженный анод не примет их, а катод притягивает их обратно. Придется возвратиться. Электронный «мост» не получится.

Осветительная лампочка превратилась в электронную, в клапан для электрического тока, обладающий проводимостью только в одну сторону.

Двухэлектродная электронная лампа получила название «диод». Меняя величину заряда на аноде диода, можно менять «пропускную способность» лампы. Так, увеличение напряжения между катодом и анодом увеличивает поток электронов через лампу. Но существует предел этому увеличению. Ведь запасы электронного облака ограничены. Как только они иссякнут, единственным источником электронного потока станут вылетающие с катода электроны. А их количество ограничено материалом нити накала и ее температурой.

Специально сконструированная электронная лампа должна обладать рядом особенностей. Прежде всего это касается катода.

Не потоки света, а как можно больше электронов — вот какие требования предъявляет к катоду конструктор. Поэтому нить {68} накала изготовляется из тугоплавкого металла и покрывается специальным слоем, богатым свободными электронами, как говорят, активизируется.

Накальную нить обычно называют катодом, хотя это не всегда соответствует действительности. Дело в том, что часто приходится нагревать нить переменным током. В этом случае будет заметно колебаться температура нити, а вместе с ней меняется и поток электронов. Такие колебания, многократно усиленные в приемнике, вызовут гудение в громкоговорителе — так называемый фон переменного тока. Для того чтобы избежать фона, «обязанности» нити накала и катода разделяют. Первая служит только для нагрева

Принцип устройства двухэлектродной лампы, ее условное обозначение в схеме.	Устройство катода в подогревной электронной лампе.

катода, а сравнительно массивная пластинка — катод — «выбрасывает» электроны, уже не следуя за еле заметными изменениями температуры. Она для них слишком массивна.

При конструировании анода также следует кое о чем позаботиться. Ведь электроны достигают его с очень большой скоростью. Но в металле условия их «полета» сразу же ухудшаются. Они то и дело наталкиваются на атомы и теряют свою скорость. А со скоростью теряется и энергия электронов. Она выделяется в виде тепла, нагревает анод. Поэтому надо изготовить анод из тугоплавкого металла и подумать об его охлаждении.

Очень важное дело — наилучшая откачка воздуха из баллона электронной лампы. Даже очень небольшое количество его может сразу нарушить работу лампы. Это происходит от того, что быстро летящие электроны, сталкиваясь с оставшимися молекулами воздуха, ионизируют их, т. е. выбивают из них электроны. Оставшиеся положительно заряженные частицы — ионы — начинают медленно {69} двигаться к катоду, «съедают» облако электронов, «бомбардируют» катод и этим выводят его из строя. В хорошей лампе должно оставаться не более миллиардной доли первоначального количества воздуха.

Катод обычно располагается в центре баллона. Он имеет форму нити, либо тонкого цилиндра, или удлиненного короба, внутри которого находится накальная нить. Анод окружает катод. Это либо цилиндрическая, либо плоская четырехугольная коробка. При такой форме электродов «луч» превращается в расходящиеся во все стороны потоки электронов. Большая при такой конструкции площадь катода и анода используется полностью.