Установка. Любая электронная лампа с чистой вольфрамовой нитью (не оксидированной, не торированной и т. п.) прямого накала. Аккумулятор или трансформатор, предназначенный для накала лампочки. Реостат для регулирования накала и выключатель. Вольтметр, включенный в цепь накала. Гальванометр. Соединительные провода. Электронная лампа укрепляется на штативе штырьками вверх. Цепь канала собирается до того, как предлагается задача. В условии задачи предполагается, что нормальное напряжение накала 6 в.

Условие задачи. Осмотрите внимательно установку. Если электронная лампа, кроме анода, имеет сетку, то соедините их вместе концом проволочки, тогда вы получите более сложный, но лучше действующий анод лампы. Начертите схему соединения лампы с аккумулятором.

Каким образом можно доказать, что в известных условиях электронная лампа сама превращается в источник постоянного электрического тока?

Примечание. Нормальное напряжение накала лампы 6 в. На короткое время (1 мин.) можете, если это понадобится, довести его до 8 в.

Дополнения. 1. Одна клемма гальванометра соединена с анодом лампы, а другая – с тем концом катода, который присоединен к положительному полюсу батареи накала. Через гальванометр проходит электрический ток. Доказывает ли этот опыт, что электрический ток в цепи гальванометра возник благодаря кинетической энергии электронов, приобретенной ими в результате накала нити?

2. То же соединение, но вторая клемма гальванометра присоединена к тому концу катода, который подключен к отрицательному полюсу батареи. Доказывает ли этот опыт, что электрический ток в цепи гальванометра возник благодаря тепловой энергии электронов?

Решение и пояснения

117. (10-й кл.) Гальванометр присоединяется к тому штырьку (идущему к нити накала), который соединен с отрицательным полюсом батареи аккумуляторов. Вторая клемма гальванометра соединена с анодом лампы (соединенным с сеткой).

При достаточно высокой температуре нити накала кинетическая энергия термоэлектронов оказывается достаточной, чтобы преодолеть действие электрического поля, направленного от нити накала к аноду. Гальванометр отмечает наличие тока (см. дополнения).

Дополнения. 1. Нет, не доказывает. Один конец нити накала имеет отрицательный, а другой – положительный потенциал. Если конец нити, имеющий положительный потенциал, соединить через гальванометр с анодом электронной лампы, то тот же положительный потенциал приобретает и анод. Вследствие этого между анодом и концом нити накала, имеющим отрицательный потенциал, возникает электрическое поле, которое сообщает движение термоэлектронам от нити к аноду. Таким образом, при этом включении нельзя решить вопрос, двигаются ли термоэлектроны к аноду, приобретая кинетическую энергию в результате накала нити или в результате влияния на них электрического поля.

2. В этом опыте анод имеет отрицательный потенциал. Между ним и положительным потенциалом нити создается электрическое поле, которое может сообщить электронам движение только от анода к нити. Если и при таком соединении гальванометр обнаруживает электрический ток, то значение тепловой энергии электронов больше той энергии, которую они приобретают в результате действия на них электрического поля. В связи с этим и приходится для успеха опыта прибегать к кратковременному, но значительному перекалу нити электрической лампочки.

Тип гальванометра зависит от мощности электронной лампы и подбирается на опыте. Для ламп, катод которых питается током, мощностью в 5 вт, вполне пригоден демонстрационный гальванометр.

Указанное в задаче напряжение накала 6 в взято условно. Существенно, что перекал нити можно давать, повышая напряжение накала не более чем на 30–40% против нормы, В условии задачи указывается то напряжение накала, на которое фактически рассчитана лампа.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ.