Efecto termoionico

Revista Colombiana de Física, vol. 40, No. 2, Julio 2008

Montaje Experimental para el Estudio del Efecto Termoiónico
A. Sarmiento1, H. Peña Pedraza2.
1

Grupo de Investigaciones Integrar, Departamento de Física y Gología, FCB, Universidad de Pamplona,
A.A. 1046-Pamplona-NS
2
Universidad de Pamplona, ciudadela universitaria, Km. 1 vía a Bucaramanga, Grupo de Investigaciones en ÓpticaModerna, Línea de Investigación en Instrumentación Física

Recibido 22 de Oct. 2007; Aceptado 16 de Jun. 2008; Publicado en línea 25 de Jul. 2008

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 efectoutilizando una lámpara de dos filamentos de fácil consecución. Mediante la experiencia es posible determinar la ecuación
de Richardson-Dushman, la ley de Child y observar las propiedades elementales de la rectificación eléctrica. Los resultados
proporcionan una alternativa simple para el estudio del efecto termoiónico en toda su riqueza física en el laboratorio.
Palabras claves: Efectotermoiónico, Ley de Child, Ecuación de Richardson-Dushman, Rectificación eléctrica.

Abstract
The thermo-ionic effect had played an important role in development of science and understanding of matter properties. In
present work an very simple experimental set up is presented to study this effect. For the purpose is utilized an commercial
two filaments lamp. From the experiment is possible to findthe Richardson-Dushman equation, Child’s law and to observe
elementary electrical rectification properties. The results shows an simple alternative to thermo-ionic effect study in all its
physics aspects at laboratory.
Key Words: Thermo-ionic effect, Child’s law, Richardson-Dushman equation, Electrical rectification.
© 2008 Revista Colombiana de Física. Todos los derechos reservados.adquirida por los electrones es suficiente para superar la
barrera de potencial característica de la superficie del mateEl efecto termoiónico consiste en la emisión de electrones
rial, estos electrones serán emitidos (emisión termoiónica)
por una superficie metálica caliente [1]. Este fenómeno fue
[5]. La corriente electrónica, así emitida por el material,
conocido desde mediados del siglo XVIII porCharles Dudepende de las características del mismo material así como
Fay [2] quien observó que un gas conducía electricidad
de su temperatura de calentamiento. La función de trabajo
cuando se colocaba cerca de un sólido calentado. Seguidaϕ, que es el potencial en voltios correspondiente a la mínimente, Becqerel [3] en 1853 consiguió producir corriente
ma energía que se debe proporcionar alelectrón para extraeléctrica al colocar una diferencia de potencial entre dos
erlo del material, es la característica del material que goelectrodos calientes de platina inmersos en aire caliente. En
bierna el proceso de emisión termoiónica.
1883, finalmente, Thomas Alva Edison constató la emisión
Mediante la teoría cuántica y estadística Richardson y
de electrones por un metal caliente [4].Dushman obtuvieron la ecuación que relaciona la densidad
Al suministrar energía térmica a un material, sus electrones
adquieren cierta cantidad de energía cinética. Si la energía de corriente je emitida por un metal de función de trabajo ϕ
calentado a la temperatura absoluta T [5, 6]:
346
1. Introducción

rev. col. fís., vol. 40, No. 2, (2008)

je = AT e
2

-

eϕ
KT

(1)

Donde ees la carga electrónica , k la constante de Boltzmann y A es una constante teórica de valor 4πemk2/h3 (m:
masa del electrón y h: constante de Planck) ó 120
A/cm2·K2. En la práctica el valor para A en la mayoría e los
metales es alrededor de la mitad de este valor, debido a las
impurezas e imperfecciones en la superficie del material.
Las válvulas de vacío son los dispositivos usualmente...