Практикум по электричеству и магнетизму - 30 стр.

                                                30
вн у т ри м ет а лла        м еж д у     у зла м и решет ки. Е сли ж е п о ка кой-либо
п ричин е элект рон выйд ет за п ред елы м ет а лла , т о н а н его н а чн у т д ейст вова т ь
н еу ра вн овешен н ые силы п рит я ж ен ия со ст орон ы ион ов п оверх н ост и м ет а лла
и со сторон ы т ого избыточн ого п олож ит ель н ого за ря д а , который возн ик в
м ет а лле в свя зи с п от ерей элект рон а . Резу ль т иру ю щ а я сила F, н а п ра влен н а я
в сторон у м ет а лла , возвра т ит электрон в м ет а лл. М еж д у т ем , обла д а я
кин ет ической эн ергией, электрон ы н еп рерывн о «выска кива ю т » из м ет а лла
н а ра сст оя н ия , н е п ревыша ю щ ие а том н ых ра зм еров, и вт я гива ю т ся обра т н о.
В резу ль т а те решет ка из п олож ит ель н ых ион ов бу д ет сн а ру ж и
обвола кива т ь ся т он ким слоем от рица т ель н ых элект рон ов и н а всей
п оверх н ост и м ет а лла обра зу ет ся д войн ой электрический слой, кот орый
я вля ет ся своеобра зн ым кон д ен са т ором , п реп я т ст ву ю щ им н овым электрон а м
вых од ит ь изн у т ри м ет а лла н а ру ж у . Т а ким обра зом , д ля т ого, чт обы п окин у т ь
м ет а лл и у йт и в окру ж а ю щ у ю сред у , элект рон д олж ен совершит ь ра бот у А
п рот ив сил п рит я ж ен ия к м ет а ллу , д ейст ву ю щ их н а ра сст оя н ии п оря д ка
ра зм ера крист а ллической я чейки (10-8 см ). Эт а ра бот а н а зыва ет ся ра бот ой
вых од а элект рон ов из м ет а лла . Ч ем боль ше ра бот а вых од а , т ем тру д н ее
электрон у вылет ет ь из м ет а лла . Величин а ра бот ы вых од а за висит от
х им ической п рирод ы м ет а лла и сост оя н ия его п оверх н ост и, за гря зн ен ия ,
вла ж н ост и и т.д .
        Ра бот у вых од а п рин я т о выра ж а т ь в электрон воль т а х (эВ). Од ин
электрон воль т ра вен ра бот е п ерем ещ ен ия электрон а в элект рическом п оле
м еж д у точка м и с ра зн ост ь ю п от ен циа лов 1 В .
                                 1 эВ=1,6·10 -12 эрг=1,6·10-19 Д ж .
Ра бот а вых од а у ра зличн ых м ет а ллов ра зличн а и колеблет ся в п ред ела х от 1
д о 6 эВ.
        Ита к, п ерех од я т еп ерь к вывод у общ его выра ж ен ия д ля кон т а кт н ой
ра зн ост и п от ен циа лов, у чтем сн а ча ла п ерву ю п ричин у – ра зличн у ю ра бот у
вых од а . Д ля этого п ривед ем в кон т а кт д ва м ет а лла 1 и 2, им ею щ их ра бот у
                                            вых од а соот вет ст вен н о А 1 и А 2, п ричем
                А 1< А 2                    А 2>А 1 (рис.2). Очевид н о, что свобод н ый
                 + –                        элект рон , п оп а вший (в п роцессе т еп лового
                            r
ϕ1,              + – E               ϕ 2, дмвиж     ен ия )    на     п оверх н ост ь    ра зд ела
                                               ет а ллов, бу д ет вт я н у т во второй м ет а лл,
                 + –
                  +– 2                      т а к ка к со ст орон ы этого м ет а лла н а
           1
               Рис.2                        элект рон        д ейст ву ет      боль ша я     сила
                                            п рит я ж ен ия (А 2>А 1). С лед ова тель н о, через
п оверх н ость соп рикосн овен ия м ет а ллов бу д ет п роисх од ит ь «п ерека чка »
свобод н ых элект рон ов из п ервого м ета лла во вт орой, в резу ль т а т е чего
п ервый м ет а лл за ря д ит ся п олож ит ель н о, второй – от рица тель н о.
Возн ика ю щ а я     п ри    этом      ра зн ост ь   п от ен циа лов    ϕ1' − ϕ 2'      созд а ет
                                                      r
электрическое п оле н а п ря ж ен н ость ю            Ε,   кот орое бу д ет за т ру д н я т ь
д а ль н ейшу ю «п ерека чку » электрон ов и совсем п рекра т ит ее, когд а ра бот а
п ерем ещ ен ия элект рон а за счет кон т а кт н ой ра зн ост и п от ен циа лов ст а н ет
ра вн а ра зн ост и ра бот вых од а элект рон а из м ет а ллов: