Emisión Termoiónica
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Emisión Termoiónica
Instituto Tecnológico de Saltillo
Docente: Dr. Jaime e. Terrazas
Alumno: Ing. Jorge Saucedo E.
Saltillo, Coahuila a 22 de Febrero del 2011
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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.
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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.
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¿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
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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.
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¿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
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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:
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¿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".