Теплопередача и термоэлектронная эмиссия.

Эффектом Эдисона называют несколько явлений, связанных с электровакуумным диодом. Г. Дж. Рейх в книге «Теория и применение электронных приборов» на странице 43 описывает эффект Эдисона:

«Если вблизи эмитирующей поверхности в вакууме поместить второй холодный электрод, соединённый как это показано на фиг. 2.3., с катодом через гальванометр, то прибор будет показывать небольшой ток, вызываемый переносом электронов с эмитирующего электрода ко второму электроду. Эти электроны возвращаются к эмитирующей поверхности через гальванометр и предотвращают возможность образования на ней положительного заряда. Это явление впервые наблюдал Эдисон, и оно поэтому называется эффектом Эдисона.»

На рисунке 4.40. приведём схему для наблюдения эффекта Эдисона.

Рис. 4.39. Рисунок схемы для наблюдения эффекта Эдисона из книги Г. Дж. Рейха.

Рис. 4.40. Рисунок схемы для наблюдения эффекта Эдисона.

На рисунке 4.40. показана схема для наблюдения эффекта Эдисона. На миллиамперметре показана полярность термо-ЭДС. Можно заметить, что нагретый катод заряжен положительно, а холодный анод заряжен отрицательно. Точно такое же распределение заряда происходит между земной поверхностью и нижней частью грозовой тучи. См. рис. 4.38.

Сравним рисунки 4.38. и 4.40.. На рисунке 4.40. анод является тепловым диполем. С одной стороны анод получает тепловую энергию от катода, с другой стороны анод излучает тепловую энергию в пространство. Инфракрасное излучение в виде теплового потока проходит сквозь среду (вакуум, эфир). В то же время, грозовая туча на рис. 4.38. также является тепловым диполем. Нижняя часть грозовой тучи получает тепловую энергию от земли, верхняя же часть тучи охлаждается, излучая энергию в космос.

Нагретое тело эмитирует электроны, тем самым заряжая отрицательным электрическим потенциалом холодное тело.

Вот откуда грозовая туча берёт колоссальную энергию – она запасает её, нагреваясь от земли с одной стороны и охлаждаясь от космоса с другой стороны. При достижении большой массы тучи и больших перепадов температур (температурного напора), происходит огромный заряд тучи относительно эмиттера – земной поверхности. В результате теплопередачи, посредством электронов возникает нарушение электрической нейтральности системы Туча -Земля.

Молния – это электрический разряд, который восстанавливает электрическую нейтральность, при этом мы наблюдаем конвертирование тепловой энергии теплового диполя в электрическую энергию.

Атмосферное электричество вообще и молнии в частности представляют значительную угрозу для авиации. Попадание молнии в летательный аппарат вызывает растекание тока большой величины по его конструкционным элементам, что может вызвать их разрушение, пожар в топливных баках, отказы оборудования, гибель людей. Для снижения риска металлические элементы наружной обшивки летательных аппаратов тщательно электрически соединяются друг с другом, а неметаллические элементы металлизируются. Таким образом, обеспечивается низкое электрическое сопротивление корпуса. Для стекания тока молнии и другого атмосферного электричества с корпуса, летательные аппараты оборудуются разрядниками.

Ввиду того, что электрическая емкость самолёта, находящегося в воздухе невелика, разряд «облако-самолёт» обладает существенно меньшей энергией по сравнению с разрядом «облако-земля».

Наиболее опасна молния для низколетящего самолёта или вертолёта, так как в этом случае летательный аппарат может сыграть роль проводника тока молнии из облака в землю. Известно, что самолёты на больших высотах сравнительно часто поражаются молнией и тем не менее, случаи катастроф по этой причине единичны. В то же время известно очень много случаев поражения самолётов молнией на взлете и посадке, а также на стоянке, которые закончились катастрофами или уничтожением летательного аппарата.

Из этого наблюдения за катастрофами, можно сделать вывод, что наибольший ток разряда протекает через землю.