ную лампу 6ПЗС, разбейте ее баллон, выньте анод и включите его в цепь, в которой будет поддерживаться ток 50 ма. Вы увидите, что анод совершенно не нагревается. Этот результат легко подтвердить вычислением. Сопротивление анода оконечной лампы равно примерно 0,01 ом, анодный ток - около 0,05 а. Из приведенной выше формулы Джоуля - Ленца следует, что в течение секунды при таком токе на аноде выделится 0,000006 кал. Надо в течение 46 ч поддерживать ток 50 ма, чтобы на аноде выделилось такое количество тепла, какое нужно для нагрева 1 см воды на Г С. Поэтому о сколько-нибудь заметном нагревании анода анодным током говорить не приходится.

А все-таки анод нагревается. И нагревается очень сильно. В чем же тут дело?

Анод нагревается анодным током, но это не то обычное нагревание, какое производит ток, проходя по проводнику. Анод нагревается в результате резкого торможения электронов.

Электроны несутся в пространстве катод - анод со скоростью, измеряемой тысячами километров в секунду (см. стр. 31). Достигнув анода, они продолжают движение в нем, но уже со скоростью, измеряемой миллиметрами в секунду. На поверхности анода происходит резкое торможение электронов, электроны ударяются о частицы материала анода и отдают им свою энергию движения. В результате кинетическая энергия превращается в тепловую и анод нагревается.

С таким нагревом ударами мы часто встречаемся в жизни. Возьмите молоток и сильно ударьте им несколько раз по куску металла - металл заметно нагреется. Так и электроны, в несметном количестве ударяясь об анод, нагревают его.

Разумеется, по своей основной сути механизм нагревания в этом случае такой же, как и при прохождении тока через сопротивление: электроны, сталкиваясь с частицами вещества, отдают им свою энергию. Но скорость электронов здесь больше, поэтому и выделение тепла при торможении их тоже больше.

Вообще количество тепла, которое выделяется при торможении быстро движущихся частиц, огромно. Например, камень или железо, ударяясь при скорости больше 5 ООО ж/се/с о препятствие, ведут себя, как взрывчатое вещество, и моментально превращаются в раскаленные газы. Очень яркий пример на этот счет приведен также на стр. 280.

В результате электронной бомбардировки аноды ламп нагреваются. Это опасно в двух отношениях. Во-первых, при слишком высокой температуре анода из металла может начать выделяться газ. Во-вторых, нагрев анода создает дополнительный нагрев катода. Для оксидных катодов, работающих при сравнительно низкой температуре, это может оказаться губительным, потому что оксидные катоды при перегреве быстро теряют эмиссию. Как можно уменьшить нагрев анода? Самый простой способ - увеличить поверхность анода, с тем чтобы на каждый квадратный сантиметр его приходилась меньшая мощность рассеяния. Но этот способ связан с увеличением общих размеров лампы, что удорожает ее и увеличивает размеры аппаратуры. Чтобы понизить температуру анода, не увеличивая его размеров, надо найти возможность отводить выделяющееся на нем тепло. Поскольку анод находится в вакууме, осуществить отвод тепла можно только лучеиспусканием.

Из физики известно, что наилучшим лучеиспусканием обладают черные тела. Эта особенность и использована для охлаждения анодов. Опыты показали, что черненые аноды нагреваются значительно меньше нечерненных, выполненных из такого же материала.

Аноды приемно-усилнтельных ламп делаются из никеля. Существует несколько способов чернения никеля. Лучшие результаты в отношении лучеиспускания дает карбонизация - нанесение на поверхность никеля тонкого слоя углерода, осуществляемое путем отжига никеля в парах бензола и водорода.

Карбонизированный анод выдерживает в 4-5 раз большую мощность, чем некарбонизированный. Применение таких анодов позволило значительно уменьшить размеры ламп для усиления мощности. У малогабаритных ламп, имеющих электроды малых размеров, приходится чернить аноды не только выходных, но и всех вообще ламп.

Если снять заднюю стенку работающего приемника, то нередко можно увидеть красивую картину - свечение анода, а иногда и баллона лампы голубым светом. По своему характеру оно напоминает свечение электродов неоновых ламп. У неоновых ламп электроды как бы покрыты слоем красного света толщиной 1-2 мм. Такой же светящийся слой образуется и у электродов оконечных ламп радиоприемников, только он кажется несколько более тонким, часто бывает несплошным, образуя пятна различной величины и формы, и окрашен в очень красивый голубой цвет.

Светящийся слой нестабилен. Он пульсирует в такт с радиопередачей.

Среди радиолюбителей и радиослушателей широко распространено убеждение, что это свечение обусловлено наличием в баллоне лампы газа. Поэтому свечение считают признаком брака лампы.

На самом деле такое свечение объясняется не присутствием в лампе остатков газа, а люминесценцией, т. е. тем же физическим явлением, которое вызывает свечение экрана электроннолучевых трубок, оптического индикатора настройки и т. п. Одинакова и причина возникновения люминесценции - бомбардировка потоком электронов. Электроны, с силой ударяясь о молекулы люминесцирующего вещества, приводят их в возбужденное состояние, которое выражается в том, что один из электронов атома перескакивает со своей орбиты (оболочки) на другую, характеризующуюся большим энергетическим уровнем. Возвращаясь на свою орбиту, электрон вьщеляет излишек энергии в виде излучения фотона или светового кванта - мельчайшей частицы света.

Что же в данном случае является люминофором - светящимся веществом? Таким люминофором являются осевшие на электроды и стенки баллона испарения оксидного слоя катода, и геттера - вещества, распыленного в баллоне для улучшения вакуума. 62

Откуда же берутся электроны, возбуждающие люминофор? Чем объяснить то, что светится не только внутренняя поверхность анода, но часто и внешняя поверхность его, а иногда и внутренняя часть баллона?

Внутренняя часть анода ламп светится под прямым воздействием анодного тока. Следует учесть, что не все электроны, вылетающие из катода, достигают анода. Часть их пролетает мимо, с силой ударяется о стекло баллона и выбивает из него вторичные электроны (так называемый динатронный

эффект). Эти электроны притягиваются анодом, ударяются о его внешнюю поверхность и заставляют светиться покрывающий его случайный люминофор. Ударяясь о стекло, электроны заставляют светиться и его. Поток электронов пульсирует в соответствии с изменениями I потенциала управляющей сетки и напряжения на аноде. I Эта пульсация физически представляет собой изменение скорости и числа электронов, составляющих анодный ток. Естественно, что вместе с этим изменяется и свечение, яркость которого находится в прямой зависимости от числа и скорости электронов, бомбардирующих люминофор.

Легко объяснить и то, что свечение электродов наблюдается преимущественно у оконечных ламп. У этих ламп мощный катод, высокое анодное напряжение и большой анодный ток. Электроды оконечных ламп расположены дальше от катода, чем у малых приемно-усилительных ламп, что создает более благоприятные условия для проскакива-ния электронов мимо анода. Кроме того, именно оконечные лампы имеют обычно стеклянные баллоны, сквозь которые хорошо видно свечение.

Таким образом, хотя свечение электродов ламп и нельзя назвать нормальным явлением, поскольку оно объясняется загрязнением электродов и баллона посторонними веществами, его нельзя считать и существенным недостатком, ухудшающим работу лампы и предвещающим близкую порчу ее.

Но это не значит, что в лампах не может буть газа. Иногда газовые лампы действительно попадаются. Но

в них светится не поверхность электродов или некоторые части баллона, а все внутреннее пространство лампы. Такие лампы дают сильно искаженный прием и обычно весьма быстро выходят из строя. Цвет свечения бывает различным в зависимости от рода газа, выделившегося в лампе. Часто он бывает голубым (воздух), но бывает свечение и фиолетовых оттенков, иногда розово-голубое или красно-фиолетовое.

Электроны, движущиеся в проводнике и образующие своим движением электрический ток, имеют (см. стр. 27) очень небольшую среднюю скорость. При таких напряжениях, какие применяются в радиоаппаратуре, скорость движения электронов измеряется миллиметрами в секунду.

Зато в вакууме электронной лампы - в пространстве между ее катодом и анодом - электронам открывается свободный путь (см. стр. 31). Скорость движения электронов в межэлектродном пространстве лампы определяется начальной скоростью вылета их из катода и ускоряющим действием анодного напряжения и напряжений на сетках. Фактически в междуэлектродном пространстве наших приемно-усилительных радиоламп электроны движутся со скоростью порядка 5 000-10 ООО км1ч.

При сопоставлении скоростей движения электронов в проводах и в междуэлектродном пространстве лампы естественно возникает вопрос: куда же деваются электроны, с огромной скоростью пронесшиеся через пространство а1юд - катод лампы? Ведь электроны, достигнув анода, сразу замедляют свое движение. Они начинают двигаться медленно, а на анод все с той же громадной скоростью прибывают все новые тучи электронов. В результате электроны должны накапливаться на поверхности анода, потому

что при малой скорости движения их в металле они не будут успевать стекать с него.

Возникает также другой вопрос: откуда берутся электроны, образующие анодный ток лампы?

Как же разрешается эта загадка анодного тока радиолампы?

Конечно, такие рассуждения неверны. Вспомним, чем определяется величина тока. Она определяется числом электронов, протекающих за секунду через поперечное сечение проводника. В любой точке цепи электронной лампы (в любой точке соединительных проводов, катоде, аноде, исгочниках питания и пространстве катод - анод) через поперечное сечение протекает одинаковое число электронов - величина тока в любой точке цепи одинакова.

В чем же заключалась ошибочность наших рассуждений? Мы пришли к неправильному выводу, заключив, что чем больше скорость электронов, тем больше будет проноситься их за секунду через поперечное сечение проводника. Это заключение было неверным. Поясним это на примере.

Предположим, что по дороге движется колонна людей, идущих рядами по 10 чел. в ряду. Чтобы ряды не мешали

друг другу, между ними соблюдается интервал 1 м. Наблюдатель, стоящий у дороги, видит, что через ее поперечное сечение за 1 сек проходят 10 чел. - один ряд. Так как в течение секунды по дороге должен пройти один ряд, а ряд от ряда отстоит на 1 м, очевидно, что ряды должны двигаться со скоростью 1 м1сек = 3 600 м/ч = 3,6 км/ч.

На пути колонны есть узкий мост, через который может идти только 1 чел. Ясно, что ряд, дойдя до моста, должен

3 л. в. Кубаркнн и Е. А. Левитин 65