Ток в вакууме
Вакуум тока не проводит. Просто нечем, поэтому вакуум является наилучшим изолятором.
Однако в вакууме можно искусственно создавать заряженные частицы, например, в результате радиоактивного распада или с помощью термоэлектронной эмиссии. Такая искусственная проводимость вакуума обладает интересными свойствами и находит широкое применение в радиоэлектронике.

Термоэлектронная эмиссия (ТЭЭ)
Как известно, атомы твёрдого вещества образуют кристаллическую решётку за счёт электромагнитных сил положительно заряженных ядер атомов и отрицательно заряженных электронных оболочек. В итоге имеем периодические потенциальные ямы, в которых и "сидят" электроны, каждый у своего атома. Верхние электронные слои однако лежат за пределами этих ям и образуют обобществлённые слои, принадлежащие не отдельному атому, а всей кристаллической структуре.
У изоляторов все электроны расположены ниже общественных зон, строго привязаны к своим атомам, а в металлах валентные электроны расположены выше (по энергии) границ потенциальных ям, и находятся на обобществлённых уровнях, свободно перемещаясь от одного атома к другому. По этой причине металлы хорошие проводники электричества.
Мало этого, валентные электроны так слабо притягиваются атомами, что и теплового движения достаточно, чтобы эти электроны в результате случайных столкновений могли вылетать за пределы своего металла. Таким образом вокруг каждого куска металла образуется так называемое электронное облако, находящееся в динамическом равновесии с металлом, ибо вылетевший электрон уносит с собой свой отрицательный заряд, оставляя в металле нескомпенсированный положительный заряд. Противоположные заряды притягиваются друг к другу, и электрон быстро возвращается назад.
При нагревании тепловое движение усиливается, и это приводит к увеличению числа вылетевших из металла электронов, облако растёт. Это явление в физике называется термоэлектронной эмиссией. Оно было открыто в 1873 г. британским ученым Фредериком Гатри (Frederick Guthrie), который обнаружил, что соединенная с электроскопом пластина, помещенная вблизи раскаленного докрасна металлического шара, заряжалась отрицательно.

Вакуумный диод.
Слово "ди" по-латыни означает "два". Диод - двухэлектродная лампа, состоящая из анода и катода, помещённых в стеклянную колбу, из которой откачан воздух. Изучим его свойства. Рассмотрите внимательно наш рисунок.
Катод будем нагревать с помощью нити накала, подавая на неё напряжение, его величину (а значит температуру катода) можно регулировать с помощью нижнего слайдера U_нн. Сдвиньте этот слайдер примерно до середины, и вы увидите, что при нагревании катод начнёт испускать электроны, которые будут возвращаться назад положительным в результате ухода отрицательного электрона зарядом катода. Наша модель носит сильно упрощённый характер, электроны излучаются (эмиттируются) во все стороны, под разными углами и могут сталкиваться между собой, движение их у нас сильно замедленно, число их несоизмеримо больше, чем здесь и т.д. Но и такая модель даёт хорошее наглядное представление о работе вакуумного диода.
Понятно, увеличивая температуру катода, мы увеличиваем и число вылетевших в секунду электронов и их скорость (экспериментируйте и делайте выводы). Анод же остаётся холодным, это важно!
С помощью второго слайдера мы можем подавать на анод напряжение, его величину покажет цифровой вольтметр V, а силу тока через диод измерит миллиамперметр mа. Подайте на нить накала максимальное напряжение, а на анод примерно половину от возможного. Наблюдайте появление электрического тока в диоде в результате того, что наиболее быстрые электроны начинают достигать анода, и поглощаются им, замыкая электрическую цепь. Более медленные электроны возвращаются назад, не участвуя в переносе электрического заряда.
Увеличивая анодное напряжение, вы сможете видеть, что всё большее число электронов и со всё большей скоростью попадает на анод, создавая всё больший ток в лампе.
А вы заметили, ток в лампе течёт не равномерно, электронов то больше достигает анода, то меньше, миллиамперметр же показывает лишь среднее значение. Эта не равномерность тока во всех электронных приборах создает шумы, которые мы слышим как лёгкое шипение в паузах звука.
А вы уже задали себе вопрос: а если переключить полюса батарей на противоположные? С напряжением накала всё понятно, в какую сторону бы ни протекал по проволоке ток, он её будет нагревать всё так же. А вот для анодной батареи у нас сделан переключатель полюсов. Кликните по красной кнопке, и батарея поменяется полюсами, теперь на аноде будет минус. Что произошло с величиной тока в диоде? Термоэлектронная эмиссия работает по-прежнему (катод нагрет), а тока нет, ибо анод холодный и термоэлектронов не излучает!
Мы видим, что диод - это прибор с односторонней проводимостью. Это его замечательное свойство и используют в электронике.