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

72629. Спецификация оператора FORMAT 13.95 KB
  Спецификация I используется для ввода-вывода информации целого типа. Поэтому переменная, которой присваивается считанная величина, обязательно должна быть целого типа (начинаться с букв I, J, K, L, M, N или должна быть описана при помощи оператора INTEGER). В противном случае при трансляции будет обнаружена ошибка.
72630. Форматный ввод-вывод 13.21 KB
  В памяти данные хранятся в виде последовательностей нулей и единиц. Однако при вводе и выводе входные и выходные данные представляются в виде отличном от внутреннего представления. Преобразование данных из внутреннего представления при выводе и во внутреннее представление при вводе...
72631. Бесформатный ввод-вывод 12.53 KB
  Бесформатную форму ввода вывода чаще всего применяют при вводе а также при отладочной печати. Если важны не только сами значения но и форма их представления то используют форматный вывод рассматриваемый позднее.
72632. Операторы ввода и вывода 23.84 KB
  Опишем процедуру организации ввода-вывода с использованием файлов. В Фортране-90 различают два вида файлов: внешние файлы – это поименованная область во внешней памяти ЭВМ – и внутренние файлы. Файлы Фортрана подразделяются на файлы последовательного и прямого (произвольного) доступа.
72633. Типы данных в МS-Фортране 23.89 KB
  На многих микропроцессорах команды, необходимые для выполнения 16-битовой арифметики, значительно быстрее и короче соответствующих команд для выполнения 32-битовой арифметики. Поэтому, пока Вы не используете метакоманду МS-Фортрана...
72636. ПОДПРОГРАММЫ-ФУНКЦИИ 13.95 KB
  С использованием функции RRMX непосредственно возвращающей значение максимального элемента массива и с помощью функции NUMX возвращающей номер максимального элемента массива. Так в приведенном ниже примере имя функции NUMX типизировано как целое по умолчанию а для функции RRMX необходима явная типизация.
72637. DATA 16.89 KB
  В тех случаях, когда переменные нужно присваивать в начале программы какие-либо значения , которые не должны меняться от одного прогона программы к другому, вместо операторов присваивания можно с большей эффективностью воспользоваться оператором DATA.