Незнайкин. — Так как прошлый раз ты обещал мне рассказать о радиолампах, я уже немного изучил материалы по этому вопросу. Из словаря я узнал, что эти лампы называют электронными лампами.

Любознайкин. — Отлично, Незнайкин! Теперь ты достаточно осведомлен!.. Чтобы дополнить сведения, полученные из словаря, мне остается добавить, что электроны играют важную роль в радиолампах.

Н. — Не издевайся надо мной, Любознайкин. Что делают электроны в лампах?

Л. — Электроны испускаются (эмитируются) катодом и, пройдя в вакууме через одну или несколько сеток, притягиваются анодом.

Н. — Час от часу не легче! Катод, анод, сетка… это все равно, что объяснить мне на санскритском языке интегральное исчисление.

Л. — Начнем с азов. Ты знаешь, что такое теплота?

Н. — Мой учебник физики скромно намекает, что теплота — это не что иное, как быстрое и беспорядочное движение молекул, т. е. элементарных частиц тела.

Л. — А что происходит с электронами в молекулах нагретого тела?

Н. — Я думаю, что эти электроны могут уподобиться пассажирам, сидящим в автомобиле, который катится с огромной скоростью, делая сумасшедшие зигзаги. Электроны-путешественники испытывают тряску и ужасно от этого страдают.

Л. — Наука не располагает сведениями о моральном состоянии электронов…, но ты прав, говоря, что они испытывают сильную тряску. Представь, что температура тела очень высока…

Н. — В этом случае движения молекул-автомобилей становятся настолько стремительными и беспорядочными, что немало пассажиров-электронов будет выброшено за борт.

Л. — Это называется электронной эмиссией тела. Если раскалить металлическую проволоку, то из нее хлынет поток электронов. Имеются окиси металлов, у которых электронная эмиссия начинается даже при относительно низкой температуре нагрева.

Н. — Это происходит, видимо, потому, что в этих окисях электроны-пассажиры не держатся крепко за борта своих автомобилей. Но скажи, каким способом ты предполагаешь нагревать металл, чтобы получить электронную эмиссию?

Л. — Для этого могут быть использованы все средства нагрева газ, керосин, уголь, электричество.

Н. — Постой, постой! Я не знал, что радиолампы нагревают на керосинке.

Л. — В действительности катод (так называют в лампе электрод, служащий источником электронной эмиссии) всегда нагревают электрическим током. Но этот ток накала играет вспомогательную, второстепенную роль и может быть заменен другим источником тепла.

В современных лампах нить накала похожа на нить в осветительной лампе и накаливается проходящим по ней током (постоянным или переменным — это безразлично). Нить накала скрыта в фарфоровом цилиндре, через который тепло передается никелевой трубке, плотно прилегающей к фарфоровому цилиндру. Поверхность никелевой трубки покрыта слоем, состоящим из различных окисей, который собственно вместе с никелевой трубкой и является катодом, эмитирующим электроны (рис. 24).

Рис. 24. Составные части подогревного катода.

_{1 — нить накала, 2 — фарфоровый цилиндр, 3 —никелевая трубка, покрытая активным слоем.}

Н. — Словом, что электрическая плитка, на которой стоит чайник, из которого вырывается электронный пар.

Л. — Сравнение мне нравится. Теперь заметь, что электроны, вылетающие из катода, не могут уйти очень далеко, если тотчас же встретят на своем пути молекулы воздуха. Чтобы дать им возможность свободно перемещаться, катод помещают в стеклянную колбу, из которой удален воздух.

Н. — Но куда по-твоему должны идти электроны?

Л. — Сейчас мы устроим в лампе ловушку для электронов. Это цилиндр, расположенный на некотором расстоянии вокруг катода (рис. 25). Зарядим его положительно относительно катода с помощью батареи.

Рис. 25. Диод.

_{н — нить накала; к — катод, а — анод.}

Н. — Мне кажется, я знаю, что при этом произойдет. Электроны, будучи отрицательными частицами электричества, начнут притягиваться цилиндром, заряженным положительно, и в лампе установится поток электронов, идущий от катода к этому цилиндру.

Л. — Цилиндр, о котором идет речь, называется анодом, а поток электронов, идущий от катода к аноду, — анодным током.

Анодный ток проходит также через батарею и возвращается на катод. Определить присутствие анодного тока можно при помощи миллиамперметра, включенного в анодную цепь (рис. 26).

Рис. 26. Миллиамперметр mА позволяет измерять ток, идущий от катода к к аноду а.

Н. — Подумать только, электроны перемещаются в пустоте!.. Но скажи, если по рассеянности я включу батарею наоборот, т.е. так, что катод будет положительным, а анод — отрицательным, пойдут ли электроны тогда от анода к катоду?

Л. — Нет, конечно. Холодный анод не испускает электронов.

Н. — Значит, наша лампа является для электронов улицей с односторонним движением.

Л. — Да. В радиотехнике рассмотренная нами лампа называется двухэлектродной электронной лампой или диодом.

Н. — Я думаю, что ток в диоде очень слабый.

Л. — И ты не ошибаешься. По крайней мере в диодах, используемых в радиоприемниках. Ток в них редко бывает больше нескольких десятков миллиампер.

Н. — А от чего зависит этот ток?

Л. — Прежде всего от напряжения, приложенного между анодом и катодом: чем больше это напряжение, тем больше ток.

Н. — Это мне кажется нормальным — чем сильнее анод зовет к себе электроны, тем больше их приходит на его зов.

Л. — Однако это правило справедливо только до некоторого предела, выше которого, несмотря на увеличение напряжения на аноде, ток больше не возрастает.

Н. — Почему же?

Л. — Потому что при определенном напряжении все электроны, испускаемые катодом, достигнут анода, и тогда говорят, что ток достигает насыщения, иными словами, устанавливается максимальный ток, который может создать катод (рис. 27).

Рис. 27. Кривая, показывающая изменение анодного тока в зависимости от анодного напряжения. В точке s наступает насыщение.

Н. — Очевидно, самый лучший катод в мире не может дать больше того, чем он располагает… Однако относительно устройства катодов мне пришла грандиозная идея. Мне кажется, что за нее мне могли бы выдать патент.