11919

Получение вольт-амперной характеристики вакуумного диода и определение удельного заряда электрона

Лабораторная работа

Физика

1. ТЕОРИЯ РАБОТЫ Цель работы получение вольтамперной характеристики вакуумного диода и определение удельного заряда электрона. При достаточно малых анодных напряжениях при кот. не достигается ток насыщения зависимость силы тока от анодного напряжения в вакуумном...

Русский

2013-04-14

351 KB

9 чел.

1. ТЕОРИЯ РАБОТЫ

Цель работы - получение вольт-амперной характеристики вакуумного диода и определение удельного заряда электрона.

При достаточно малых анодных напряжениях (при кот. не достигается ток насыщения) зависимость силы тока от анодного напряжения в вакуумном диоде описывается законом Богуславского-Ленгмюра

, где k=1,5,где величина С для диода с цилиндрическим анодом и катодом равна

Здесь =8,85.10-12 Ф/м,  – радиус анода,  – некоторый экспериментально подбираемый численный коэффициент.

Устройство простейшей электронной лампы, содержащей всего 2 электрода, показано на рисунке. В стеклянный баллон, из кот. выкачан воздух до давления порядка 10-5 Па, впаяно 2 металлических электрода: катод, представляющий собой тонкую вольфрамовую нить, и цилиндрический анод. Катод располагается вдоль оси симметрии анода. Заметим, что в некоторых лампах анод разделён на три секции. Наружные секции A называются охранными кольцами. Они имеют потенциал центральной секции A и служат для уменьшения рассеяния поля вблизи неё.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Для UH1=4,7 В:         

i

UR

UA

1

1.6

8.9

2

3.9

16.8

3

6.9

23.3

4

10.7

30.7

5

14.0

36.5

6

17.7

42.8

7

21.2

48.3

8

25.2

55.1

9

29.5

61.7

10

33.2

67.9

Для UH2=4,4 В:

i

UR

UA

1

1.7

9.0

2

3.8

16.0

3

7.0

23.3

4

10.1

29.9

5

13.7

36.3

6

17.6

43.8

7

20.9

49.2

8

24.4

56.2

9

28.5

63.3

10

31.5

70.1

3. РАСЧЁТЫ

Вычисляем значения анодного тока I, анодного напряжения UA и логарифмов этих величин:

Для UH1=4,7 В:

ln(I)

ln(Ua)

-10,9

0,7

-8,1

2,3

-7,2

2,8

-6,6

3,2

-6,3

3,4

-6,0

3,6

-5,8

3,8

-5,6

3,9

-5,4

4,0

-5,3

4,2

Для UH2=4,4 В:

ln(I)

ln(Ua)

 

-0,7

-8,1

2,2

-7,2

2,8

-6,6

3,2

-6,2

3,4

-6,0

3,6

-5,7

3,7

-5,5

3,9

-5,4

4,0

-5,2

4,1

Результаты округляются до десятых, так как по ним строится график зависимости ln(I)(ln(UA)).

По графику определяем:

Для UH1=4,7 В:

Ln(C)= -11,1                   K= 1,51          C=1,38*10-5

Для UH2=4,4 В:

Ln(C)= -11,4                   K= 1,55          C= 1,12*10-5

Средние значения:

Ln(C )= -11,25                K= 2,53          C= 1,25*10-5

Используя вышеприведённую формулу, рассчитываем удельный заряд электрона:

1,89*1011 ()

4. РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Оценка погрешности для C как результата измерений.

а) Прямые измерения.

Величина  вычисляется по графику ln(I)(ln(UA)):

 

б) Косвенные измерения. 

Относительная погрешность  вычисляется по формуле:

 

Вывод: Значение погрешности объясняется главным образом неточностью измерения величины ln(C) по графику ln(I)(ln(UA)), то есть погрешность является случайной погрешностью прямых измерений.

5. РЕЗУЛЬТАТ

Табличное значение  составляет

Нами   получено  

        Видно, что табличное значение с учётом погрешностей попадает в экспериментально най   денный интервал.

Окончательный результат при aдов=0,95:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29029. Учёт глубины сезонного промерзания грунтов при выборе глубины заложения фундаментов зданий и сооружений 20.5 KB
  Учёт глубины сезонного промерзания грунтов при выборе глубины заложения фундаментов зданий и сооружений. Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида состояния начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. Как непучинистые рассматриваются также пески мелкие и пылеватые с любой влажностью а также супеси твёрдой консистенции если уровень подземных вод во время промерзания находится от спланированной отметки земли на глубине равной расчётной глубине промерзания плюс 2 м...
29030. Определение глубины заложения фундаментов с учётом конструктивных особенностей сооружения, включая глубину прокладки подземных коммуникаций, наличие и глубину заложения соседних фундаментов 31.5 KB
  Определение глубины заложения фундаментов с учётом конструктивных особенностей сооружения включая глубину прокладки подземных коммуникаций наличие и глубину заложения соседних фундаментов. Основными конструктивными особенностями возводимого сооружения влияющими на глубину заложения его фундамента являются: наличие и размеры подвальных помещений приямков или фундаментов под оборудование; глубина заложения фундаментов примыкающих сооружений; наличие и глубина прокладки подземных коммуникаций. В зданиях с подвалом или полуподвалом а также...
29031. Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов мелкого заложения 63.5 KB
  Реактивное давление грунта по подошве жёсткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределённым интенсивностью: 1 где NoII расчётная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; GfII и GgII расчётные значения веса фундамента и грунта на его уступах см.1; А площадь подошвы фундамента. Площадь подошвы фундамента при его расчёте по второму предельному состоянию по деформациям определяется из условия: pII ≤ R 2 где R расчётное сопротивление грунта основания. Поскольку обе части неравенства 2...
29032. Определение размеров подошвы внецентренно нагруженных фундаментов мелкого заложения. Эпюры давлений под подошвой фундамента. Порядок расчёта 33 KB
  Эпюры давлений под подошвой фундамента. При расчёте давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют как для случая внецентренного сжатия по формуле: 1 Подстановкой значений А=l·b W=b2l 6 и M=NII·e формула 1 приводится к виду 2 2 где NII суммарная вертикальная нагрузка на основание включая вес фундамента и грунта на его уступах; A площадь подошвы фундамента; е эксцентриситет...
29033. Гидроизоляция фундаментов. Защита подвальных помещений от сырости и подтопления подземными водами 42 KB
  Гидроизоляция фундаментов. Гидроизоляция предназначается для обеспечения водонепроницаемости сооружений антифильтрационная гидроизоляция а также защиты от коррозии и разрушения материалов фундаментов и подземных конструкций от агрессивных подземных вод антикоррозионная гидроизоляция. Гидроизоляция от сырости и грунтовых вод подвальных и заглубленных помещений является значительно более сложной выбор такой гидроизоляции зависит от гидрогеологических условий строительной площадки уровня подземных вод их агрессивности особенностей...
29034. Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний. Определение конечной осадки фундаментов мелкого заложения методом послойного суммирования 34 KB
  Расчёт оснований фундаментов по второй группе предельных состояний по деформациям производится исходя из условия: s ≤ su 1 где s конечная стабилизированная осадка фундамента определённая расчётом; su предельное значение осадки устанавливаемое соответствующими нормативными документами или требованиями проекта. После определения размеров подошвы фундамента и проверки условия pII ≤ R где рII среднее давление на основание по подошве фундамента a R расчётное сопротивление грунта ось фундамента совмещают с литологической колонкой...
29035. Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний. Определение конечной осадки фундаментов мелкого заложения методом эквивалентного слоя 31.5 KB
  Расчёт фундаментов по второй группе предельных состояний по деформациям заключается в выполнении условия s ≤ sw 1 где s конечная стабилизированная осадка фундамента определённая расчётом; sw предельное значение осадки устанавливаемое соответствующими нормативными документами или требованиями проекта. Конечная стабилизированная осадка фундамента может быть определена методом эквивалентного слоя. Осадка с учётом жёсткости и формы подошвы фундамента в случае однородного основания определяется по формуле: s=p0hэmv 2 где p0 ...
29036. Определение расчётного сопротивления грунтов основания по таблицам СНиП 23 KB
  Тип песчаного грунта пески гравелистые крупные средней крупности и т. Плотность сложения песчаного грунта плотный средней плотности рыхлый. Устанавливается по таблице в зависимости от типа песчаного грунта и его коэффициента пористости: 1 где γ – удельный вес грунта; γs – удельный вес твердых частиц; w – влажность грунта. Степень влажности песчаного грунта Sr маловлажный влажный насыщенный водой: 2 где γs – удельный вес воды.
29037. Условия применения свайных фундаментов. Конструктивные решения. Виды свайных фундаментов в зависимости от расположения свай в плане 32 KB
  Условия применения свайных фундаментов. Виды свайных фундаментов в зависимости от расположения свай в плане. В этих условиях чаще всего прибегают к устройству фундаментов из свай. Группы или ряды свай объединённые поверху распределительной плитой или балкой образуют свайный фундамент.