Physik ohne Dogma. Физика без догм

Сначала цитата из книги знаменитого немецкого физика - нациста Роберта Вихарда Поля «Учение об электричестве». В предисловии к этой книге – сплошные комплименты в адрес этого «классического курса экспериментальной физики», который явился «переломным моментом в развитии всей педагогической литературы  в области физики»! Рекомендована как учебное пособие для ВУЗов с физико-математическим уклоном и для инженерных электротехнических ВУЗов.

О токе насыщения в электронной лампе.

Параграф 153, стр 322.
«Подхватываемые полем электроны  образуют между электродами (катод и анод) облако пространственного заряда. При этом часть исходящих из анода линий поля кончается не на катоде, а на электронах этого облака. Чем плотнее  становится облако, тем слабее поле вблизи катода. В конце концов  все линии поля оканчиваются на облаке. и перед катодом создаётся область, свободная от поля. Теперь поле уже не может увеличивать дальше число переносимых им электронов, электронный ток достигает своего полного значения, соответствующего данному напряжению.»

Нет смысла продолжать эти рассуждения дальше. Разумеется, это не выдумка самого Поля. Она ОБЩЕПРИНЯТА в физике и по сей день. Кем придумана – неважно, важно именно то, что это -- истина из учебника и истина «научно обоснованная и общепринятая!»

Итак, в электронной лампе около излучающего электроны катода их собирается жуть как много, некое плотное облако, которое просто не даёт электрическому полю анода проникнуть сквозь него! Некое резервное депо электронов.
По мере же роста напряжения между катодом и анодом, облако постепенно «рассасывается» и ток растёт. Когда же всё облако «рассосалось», наступает момент, при котором дальнейшее увеличение напряжения никакого увеличения тока лампы не вызывает и это называется «током насыщения! Сотни экспериментальных кривых показывают это !


Посмотрите, сколько многоумного трёпа, и сколько математических обмоток-портянок посвящены этому вранью!

Понятие «ТОК НАСЫЩЕНИЯ» в ФЭСе (Физическом Энциклопедическом Словаре) не фигурирует как отдельная статья. Фигурирует лишь в описаниях электронных ламп и их вольт-амперной характеристик.

Если бы это было хоть на один процент верно, то электрический ток по проводам от электростанции вообще не шёл бы к потребителям, а стоял где-то около главного рубильника генераторов! Ибо плотность зарядов в медном проводнике на много порядков больше (десять в двадцать второй степени электронов на один кубический сантиметр металла!), чем в электронном облаке в лампе, где, кстати, расстояние между катодом и анодом – сантиметры. И ВСЕ ЛИНИИ ПРОИЗВЕДЁННОГО ГЕНЕРАТОРОМ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ПОЛЯ должны были бы оканчиваться на этом сверхплотном электронном газе в проводе на ближайшем метре и дальше – ни шагу! Странно, почему, если мы создаём в медном проводе напряжённость электрического поля 0.1 вольт на метр, это уже даёт ток в проводе, технический предельный в 6 ампер на квадратный миллиметр! А где «кончаются линии поля» на много сотенно-и-тысячекилометровых передачах электроэнергии по проводам? Всё у того же «главного рубильника электростанции»? А мы-то, дураки, включаем подачу электричества в наших домах, даже не подозревая, что ТАКОГО БЫТЬ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ТОЛЬКО ЧТО ОПИСАННОГО «ОБЪЯСНЕНИЯ» быть не может!!! Было некое поле, да всё окончилось в самой же электростанции!!! Все его линии «упёрлись» в облако электронов в проводе и ни-ни дальше!
И такое откровенное враньё вешают на уши студентам и учат их не думать логичсеки, а тупо и бездумно запоминать и уныло долдонить нелепые догмы!

Спросите у физика-теоретика: Сколько будет дважды два? Он не станет вспомниать таблицу умножения, которую давно забыл. Он с лихорадочным неистовством начнёт писать на доске уравнение Шредингера для волновой пси-фукнции, имеющей исходно два возможных состояния. Затем, найдя решение, умножит данную пси-функцию на комплексно с ней сопряжённую и сообщит торжественно, что умножение этих двух пси-функций даёт результат ЧЕТЫРЕ С ХОРОШЕЙ ДОЛЕЙ ВЕРОЯТНОСТИ, БЛИЗКОЙ К ЕДИНИЦЕ!
Если вы спросите, почему «близкий результат», а не равный точно четырём? Он ответит, что Соотношение Неопределённостей Гейзенберга не разрешает определить с любой точностью  одновременно и две пси-функции, вроде бы равные двум и в то же время их произведение! Поэтому БЛИЗКО, но неточно!!! Как недостижим и абсолютный нуль температур. Там всегда будут так называемые «нулевые колебания»!
«И вечный бой!
Покой нам только снится!»
Процитирует наш физик стих Блока, воспоминая о Гейзенберге!

А теперь попробуем САМИ разобраться в этом «загадочном явлении».
Возьмём для простоты диод, то есть двухэлектродную электронную лампу. Нагреваемый катод и анод.  Минус и плюс.
Если мы  нагреем катод до достаточно высоких температур, начнётся термоэмиссия электронов. То есть при этой температуре катода с его поверхности испускается некоторое данное количество электронов.  Электронное облако образуется около нагреваемого катода и даже без какого либо напряжения между анодом и катодом начнёт расползаться по всему межэлектродному пространству, хотя бы из-за сил электрического отталкивания между электронами. Так что часть электронов достигнет анода и будет на нём осаждаться. 
Следующий шаг: Создадим некую разность потенциалов между катодом и анодом.  На анод подадим плюс, на катод – минус. Под действием этого электрического поля ВСЕ ЭЛЕКТРОНЫ в облаке начнут движение от катода к аноду. Амперметр в цепи лампы зарегистрирует некий ток.  Допустим, его величина – А. Что такое величина тока? Это количество заряженных частиц, пересекающих данное поперечное сечение лампы в секунду. Если электроны движутся медленно (относительно медленно, на самом деле их скорости – тысячи километров в секунду!) то ток будет иметь величину А. Но если скорость электронов увеличить, прикладывая бОльшее напряжение, то  БОЛЬШЕ электронов в секунду будет проходить через поперечное сечение лампы. Значит величина тока тоже станет больше! Снова, не часть, а ВСЕ электроны облака движутся от катода к аноду. Но в зависимости от напряжения их скорости становятся больше при более высоком напряжении, а значит  и ток становится больше.
Наступает момент, когда все, эмитированные в секунду катодом электроны, достигают анода, то есть увеличение скорости электронов уже НЕ увеличивает количества пролетающих в секунду электронов. Раз количество зарядов, протекающих через поперечное сечение лампы в секунду не меняется, ибо нечему, то и ток стабилизируется и становится «током насыщения». Значит никакого рассасывания облака не существует, и границей тока насыщения является лишь количество испускаемых катодом электронов.

Точнее: количество эмитируемых катодом электронов меняется в зависимости от приложенного напряжения. Чем больше приложенное напряжение между катодом и анодом, тем больше электронов эмитируется за счёт термоэлектронной эмиссии. Но зависимость эта имеет границу, обусловленную температурой катода. Фактически происходит термоэлектронный туннельный эффект, в котором, как и в случае холодной эмиссии электронов, приложенное извне напряжение утоньшает потенциальный барьер и уменьшает его  высоту. То есть уменьшает работу выхода и тем, увеличивает вероятность туннельного эффекта. Когда количество эмитируемых при данной температуре электронов достигает некого предела, это проявляет себя как ток насыщения.


В чём разница между общепринятым объяснением и только что приведённым?
Главное в том, что в нашем объяснении никаких «ленивых или усердных» электронов нет.
Всегда и при любом напряжении ВСЁ ОБЛАКО ЭЛЕКТРОНОВ движется к аноду! И никакого «экранирования» одними электронами других от поля НЕТ! Силовые линии поля НЕ КОНЧАЮТСЯ НА ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОНАХ!

Теперь вопрос: А может ли быть в природе такое экранирование?
Да, несомненно. Влияние поля ядра атома ЭКРАНИРУЕТСЯ его же электронными оболочками и поэтому, в частности, при рентгеновском излучении лишь малая часть электронов, проникая в металл антикатода, проходит достаточно близко к ядру, тем вызывая тормозное рентгеновское излучение. А бОльшая часть электронов в рентгеновской трубке отдаёт свою кинетическую энергию свободным и атомным электронам и она рассеивается в виде тепла.
Но разница в том, что в атомах электроны связаны с ядром силами электрического притяжения.
А в облаке электронной лампы никакой связи электронов друг с другом практически нет. И поле анода засталяет ВСЕ электроны облака двигаться к нему.

И ещё один «личностный» вопрос:
Это что же получается, все физики дураки и тупицы, а один Эспри – доморощенный «гений всех времён и народов и корифей всех наук»?
НЕТ!
С И.В.Сталиным конкурировать не намереваюсь!
Эспри самый обычный человек со средними, нормальными способностями.
Единственное его отличие от упомянутых физиков лишь в том, что он старается думать не догмами стада, а самостоятельно, НЕДОГМАТИЧНО, критически, не давая привычным «авторитетным» доминантам управлять его мыслями.
Старается. Не всегда успешно!
Но всё равно, СТАРАЕТСЯ!!!
И это доступно каждому!
Было бы желание.
Которого обычно нет...
28 XII 2020