Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Häfte 22. 31 maj 1941 - Elektronen och elektrotekniken, av Hannes Alfvén
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Teknisk Tidskrift
En snabb och storartad utveckling följde nu. Icke
utan skäl har man talat om att det var en ny epok —
elektricitetens — som började. De stora framstegen
tekniken gjorde omgestaltade vårt dagliga liv i
hög grad.
Ser man på den fysikaliska grunden för denna
teknik, så finner man att den utgjordes på några enkla
lagar: Ohms lag, Joules lag och de lagar, som senare
sammanfattades i Maxwells lagar. Hela tiden var
det huvudsakligen elektriska strömmar i metalliska
ledare som utnyttjades. Vad dessa strömmar bestod
utav var av relativt underordnad betydelse och deras
växelverkningar med ledaren och dess omgivning
beskrevs fenomenologiskt genom ett fåtal
materialkonstanter: ledningsförmåga, dielektricitetskonstant,
permeabilitet.
Det var först när man började studera elektriska
strömmar utanför metalliska ledare, som
elektricitetens atomistiska struktur kom in i högre grad. Yid
urladdningar i gaser och vakuum spelar nämligen
elektronens massa och laddning en avgörande roll,
och det var ingen tillfällighet, att just studiet av
dessa fenomen ledde till upptäckten av elektronen.
Ty likaväl som vi nu icke kunna teoretiskt behandla
dessa företeelser utan att känna elektronens
egenskaper, likaväl kunde man icke länge studera dem
utan att komma underfund med elektronens existens.
Vid experiment med urladdningar i förtunnade gaser
kunde man iakttaga en strålning som utgår från
katoden, den negativa elektroden. Dessa
katodstrålar studerades och man fann att de påverkades
av elektriska och magnetiska fält.
Undersökningarna av katodstrålarnas egenskaper ledde till att
man måste anta att de utgjordes av negativt
laddade partiklar med mycket liten massa, och det är
dessa partiklar, som fått namnet elektroner.
Om upptäckten av elektronen och studiet av dess
roll vid urladdningar i hög grad intresserade
dåtidens fysiker, så torde de ha tilldragit sig ganska
litet intresse från teknikernas sida. Dessa
intresserade sig för större saker än elektroner och det var
icke heller lätt att tänka sig att dessa fenomen
skulle få någon praktisk betydelse. Nu — knappt
ett halvt sekel senare, när vi ha sett vart studiet av
detta område lett — kunna vi kanske tycka, att
denna inställning röjde brist på fantasi och
förutseende — eller snarare — vi skulle kunna tycka det
om icke precis samma inställning fortfarande är så
framträdande. Jag läste nyligen i en amerikansk
teknisk-fysisk tidskrift hur en fysiker beklagade sig
över en mycket allmän uppfattning, att fysiker äro
några kurrar, som "spränga atomer" och syssla med
kosmisk strålning, men som omöjligen kunna göra
någon nytta inom tekniken. Han ville påpeka att de
flesta fysiker icke syssla med de nämnda
forskningsgrenarna utan bearbeta problem, som ha en ganska
omedelbar teknisk användning. Men det bör också
påpekas att — sett på lång sikt — det är just den
forskning, som icke omedelbart tar sikte på vissa
direkta tekniska problem, som har den största tekniska
betydelsen. Det är mycket sannolikt att en god del
av vad många idag närmast skulle beteckna som
l’art pour l’art, forskning med nyfikenheten som enda
drivkraft, kommer att bli av fundamental vikt för
morgondagens teknik, kanske mycket viktigare än
den forskning, som tar sikte på bestämda närlig-
gande uppgifter. Men naturligtvis är det svårt eller
omöjligt att ånge vilka dessa områden äro, om det
är kärnfysik, centimetervågor eller gasurladdningar.
Låt oss nu ett ögonblick se varför det just är
elektronen, som fått en så stor betydelse inom de mest
skilda områden av elektrotekniken. Fysiken lär oss
ju, att det finnes många elementarpartiklar att välja
på: elektronen — som ju är negativt laddad — har
en positiv tvilling, positronen, som har samma massa,
men positiv laddning. Vidare finnes en annan positiv
elementarpartikel, protonen, som är 1 840 ggr tyngre
än elektronen, och så vidare neutronen, en neutral
partikel med ungefär samma massa som protonen.
Slutligen ha vi de ganska nyupptäckta mesotronerna,
positivt eller negativt laddade partiklar med massor
som äro ungefär en tiondedel av protonmassan.
Av alla dessa olika elementarpartiklar äro
mesotronerna och därefter positronen svårast att komma
åt att studera beroende på deras sällsynthet och på
att det är vid relativt komplicerade processer som de
frigöras. Helt annat är det med elektroner, protoner
och neutroner, som äro normala byggstenar i all
materia. Atomerna äro ju uppbyggda av en central
positivt laddad kärna, som omkretsas av en eller flera
negativa elektroner. Atomkärnan i sin tur består av
protoner och neutroner.
Då nu elektronerna ligga ytterst i atomen och ofta
äro ganska löst bundna till den, är det lätt att
frigöra en eller flera elektroner från atomen. Vad som
därvid återstår kallar man en positiv jon. Om vi ha
en gas, så består den ju av atomer, eventuellt
sammanslutna till molekyler. Dessa atomer äro
elektriskt neutrala. Om vi utsätta gasen för ett elektriskt
fält genom att lägga en spänning mellan två
elektroder, så påverkas inte gasens atomer. Det är först om
en atom är joniserad, alltså uppdelad i en elektron
och en positiv jon, som ett elektriskt fält har någon
inverkan. Vi få sålunda en elektricitetstransport
genom gasen, en elektrisk ström, som består av positiva
joner som vandra i ena riktningen och negativa
elektroner, som röra sig åt motsatt håll.
Nu är det ju så, att elektronerna lia en mycket
mindre massa än jonerna. Det elektriska fältet ger
dem därför en större hastighet än jonerna. Men då
både joner och elektroner föra lika stor laddning,
betyder detta att största delen av strömmen
transporteras av de snabbare elektronerna. Man kan säga
att då elektronerna äro mindre än jonerna, ha de
lättare att ta sig fram i gasen och få därför ombesörja
den huvudsakliga delen av elektricitetstransporten.
Än mera utpräglat är detta förhållande i metalliska
ledare. Atomerna ha här normalt avgivit en eller
flera elektroner som ha en hög grad av rörelsefrihet
inom hela metallen. Å andra sidan äro de positiva
atomresterna mycket orörligare än i gaser. De äro
fixerade till ett kristallgitter. Ett elektriskt fält ger
därför — även om det är svagt — upphov till en
strömning av elektroner — en elektrisk ström, men
påverkar knappast alls de positiva atomresterna.
Den elektriska strömmen i en metall förmedlas helt
och hållet av elektroner.
Den tekniska betydelsen av att elektronen har en
så liten massa är mest i ögonen fallande vad
beträffar elektronrör och katodstråleoscillografer. Den
31 maj 1941
247
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
