Clement D. Child

Clement D. Child (1868-1933) fue un físico y educador estadounidense. ^{[ 1 ]} Es particularmente conocido por la " Ley de Child " (1911), una ecuación que describe la corriente eléctrica que fluye entre las placas de un tubo de vacío . ^{[ 2 ]} Los tubos de vacío fueron los componentes principales de la electrónica desde aproximadamente 1905 hasta 1960, cuando los transistores y los circuitos integrados los reemplazaron en gran medida. ^{[ 3 ]} La Ley de Child sigue siendo un pilar fundamental de los libros de texto que tratan sobre el movimiento de partículas cargadas en el vacío y en sólidos. ^{[ 4 ]}

Child se crio en Frewsburg, Nueva York , donde su padre era pastor bautista . Recibió una licenciatura en Artes de la Universidad de Rochester (en Rochester, Nueva York ) en 1890. En 1897, recibió un doctorado de la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York . En 1897 fue investigador visitante en la Universidad de Berlín en Alemania. En 1898 fue nombrado profesor de física en la Universidad de Colgate en Hamilton, Nueva York , donde pasó el resto de su carrera. ^{[ 5 ] [ 6 ]} En 1907-08 fue investigador visitante en el Laboratorio Cavendish en Cambridge, Inglaterra , donde trabajó con J.J. Thomson . ^{[ 7 ]} Publicó un libro, Arcos Eléctricos, en 1913. ^{[ 8 ]} Entre 1895 y 1933, Child publicó 28 artículos en Physical Review , que fue quizás la principal revista de física estadounidense en esa época. ^{[ 9 ]}

La ecuación conocida como "Ley de Child" describe la corriente eléctrica entre dos placas metálicas en un tubo de vacío; la corriente fluye cuando una fuente de alimentación aplica un voltaje entre las placas. Una placa, el cátodo, se calienta lo suficiente como para emitir electrones eficazmente. La segunda placa, el ánodo, no se calienta. Cuando el voltaje entre el ánodo y el cátodo es positivo, los electrones con carga negativa son atraídos por el ánodo. Estos se desplazan por el vacío y se registran como la corriente eléctrica extraída de la fuente de alimentación. Cuando el voltaje es negativo, los electrones son repelidos por el ánodo y la corriente es prácticamente cero. La Ley de Child predijo la corriente a voltajes positivos bajos, donde la corriente no está limitada por el proceso de emisión de electrones . En cambio, se forma una nube de electrones cerca del cátodo que limita la corriente. Child demostró que esta corriente era proporcional al voltaje elevado a la potencia de 3/2 ( V³ ^/² ). La corriente solo depende de las propiedades del electrón a través de la relación entre su carga eléctrica y su masa.

Aunque la Ley de Child se usa habitualmente para describir las corrientes de electrones, Child derivó la ecuación para estimar la corriente de iones atómicos con carga positiva. La única diferencia radica en que la relación carga/masa de los iones es mucho menor que la de los electrones. La aplicación a los electrones fue realizada en 1913 por Irving Langmuir ^{[ 10 ]} , y por ello la ecuación también se conoce como la Ley de Child-Langmuir ^{[ 11 ]} . El artículo original de Child fue citado en publicaciones científicas más de 600 veces durante el siglo posterior a su publicación; en 2013, fue citado 32 veces ^{[ 12 ] .}