emisión termoionica

EMISIÓN TERMOIÓNICA

RESUMEN
El efecto termoiónico ha jugado un papel importante en el desarrollo de la ciencia y en la comprensión de las propiedades de la materia. En el presente trabajo se presenta un montaje experimental simple que permite el estudio de este efecto como se muestran en las fotos (1),(2) y (3)examinándose los procesos físicos relacionados con el funcionamiento del diodotermoiónico de vacío. En mencionado experimento se obtuvieron cuatro diferentes curvas referidas a la emisión termoiónica, en dependencia de la corriente de saturación y la temperatura del filamento descrita por la ecuación de Richardson-Dushman. El arreglo experimental constituyó fundamentalmente del diodo de vacío, tal como fue empleado el diodo de Ferranti GRD7.


1. OBJETIVOS DEL EXPERIMENTOObtener la función trabajo del metal emisor de electrones (φ) y la constante (A0) de la ley de Richardson-Dushman.
Verificar la proporcionalidad entre la corriente y el voltaje acelerador de la ley de Child-Langmuir.
Calcular la temperatura del filamento del diodo para la emisión de electrones.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1.Emisión termoiónica

La emisión termoiónica consiste enla emisión de electrones a través de una superficie metálica, los electrones son expulsados de la placa metálica debido a que esa superficie esta calentada. Los electrones abandonan la placa metálica cuando superaran las fuerzas electrostáticas que hay entre la placa y los electrones.
Este fenómeno fue conocido desde mediados del siglo XVIII por Charles Du-Fay quien observó que un gasconducía electricidad cuando se colocaba cerca de un sólido calentado. Seguidamente, Becqerel en 1853 consiguió producir corriente eléctrica al colocar una diferencia de potencial entre dos electrodos calientes de platina inmersos en aire caliente. En 1883, finalmente, Thomas Alva Edison constató la emisión de electrones por un metal caliente además Owen Willans Richardson trabajó en la emisióntermoiónica y recibió un premio nobel en 1928 "por su trabajo en el fenómeno termoiónico y especialmente por el descubrimiento de la ley que posteriormente llevaría su nombre".. Al suministrar energía térmica a un material, sus electrones adquieren cierta cantidad de energía cinética. Si la energía adquirida por los electrones es suficiente para superar la barrera de potencial característica de lasuperficie del material, estos electrones serán emitidos.
El diodo de vacío contiene un cátodo caliente rodeado de un ánodo metálico contenidos en un recinto, ordinariamente de vidrio, en el que se ha practicado el vacío. A temperaturas suficientemente elevadas el cátodo emite electrones que son atraídos por el ánodo positivo. Los electrones que van del cátodo hacia el ánodo constituyen unacorriente; ello ocurre cuando el ánodo es positivo respecto del cátodo. Cuando el ánodo sea negativo respecto al cátodo, repelará a los electrones y la corriente que circule en sentido opuesto (llamado corriente inversa) tendrá intensidad nula. El espacio entre los electrodos está vacío por lo que los electrones podrán moverse por él sin ser obstaculizados por choques con moléculas gaseosas.
Los cátodosde los diodos de vacío pueden adoptar formas muy diversas. Dando por calentamiento una energía suficiente a los electrones libres de un conductor, éstos podrán escapar del sólido. Bajo este fundamento, algunos materiales son mucho más satisfactorios que otros, debido a que sea relativamente fácil el escape de los electrones o bien porque el material puede soportar temperaturas mucho más elevadas.Por ejemplo, el wolframio es útil para la construcción de cátodos porque conserva su resistencia mecánica a temperaturas muy elevadas. Una capa fina de torio en la superficie de un filamento de wolframio incrementa la emisión electrónica, con lo que a temperaturas de unos 1900 K se alcanza una corriente apreciablemente intensa. Esta forma de cátodo se calienta directamente mediante una...