14585

Распределение термоэлектронов по скоростям. Контактная разность потен-циалов

Лабораторная работа

Физика

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1 Распределение термоэлектронов по скоростям. Контактная разность потенциалов по дисциплине Физика твердого тела Содержание Цель работы Используемые приборы Схема измерений Результаты экспериментальных иссл

Русский

2013-06-08

417 KB

5 чел.

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1

«Распределение термоэлектронов по скоростям. Контактная разность потенциалов»

по дисциплине «Физика твердого тела»


Содержание

  1.  Цель работы
  2.  Используемые приборы
  3.  Схема измерений
  4.  Результаты экспериментальных исследов0ний
  5.  Выводы

  1.  Цель работы

Исследовать распределение электронов по скоростям в пространстве к0тод-анод, используя метод задерживающего потенциала.

      Определить зависимость анодного тока от величины отрицательного анодн>го напряжения с учетом контактной разности потенциалов при указанных токах накала.

  1.  Используемые приборы
  2.  Радиолампа 6Х2П с подогревным оксидным катодом, L1;
  3.  Универсальный амперметр B7-21, A1;
  4.  Универсальный вольтметр B7-21, V1;
  5.  Универсальный амперметр BM388E, A2;
  6.  Блок питания GW Instek GPR-3060D, БП1;
  7.  Блок питания GW Instek GPR-3060D, БП2.

  1.  Схема измерений

Рисунок 1 — Схема изм5рений

  1.  Р5зультаты экспериментальных исследований

Таблица 1 — Зависимость анодного тока от анодного напряжения при различных т>ках накала

 

In=0,25 A

In=0,26 A

In=0,27 A

In=0,28 A

In=0,29 A

In=0,3 A

Ua

Ia ,мкА

Ia, мкА

Ia, мкА

Ia, мкА

Ia, мкА

Ia, мкА

-0,3

0,05

0,2

0,5

1

2

5

-0,25

0,1

0,3

0,8

1,7

3

8

-0,2

0,17

0,5

1,2

2,8

6

12

-0,15

0,3

0,9

2,2

4,8

9

20

-0,1

0,5

1,4

3,4

7,5

15

28

-0,08

0,6

1,7

4,4

8,8

17,5

33

-0,06

0,72

2,2

5,4

11

21

39

-0,04

0,9

2,7

6,5

13

25

44

-0,02

1,2

3,3

8

15

28,6

50

0

1,4

4,2

9,6

17

33,5

57

0,02

1,5

4,3

10

20

38

63

0,04

1,8

5,2

13

24,5

44

72,5

0,06

2,3

6,5

15,5

28

50

80

0,08

3

8,2

18

33

57

87

0,1

3,7

10,5

22

38,6

64

96

Таблица 2 — Зависимость логарифма (с основанием е) анодного тока от анодного напряжения при различных токах накала

 

In=0,25 A

In=0,26 A

In=0,27 A

In=0,28 A

In=0,29 A

In=0,3 A

Ua

ln(I) ,мкА

ln(I) ,мкА

ln(I) ,мкА

ln(I) ,мкА

ln(I) ,мкА

ln(I) ,мкА

-0,3

-2,99573

-1,60944

-0,69315

0

0,693147

1,609438

-0,25

-2,30259

-1,20397

-0,22314

0,530628

1,098612

2,079442

-0,2

-1,77196

-0,69315

0,182322

1,029619

1,791759

2,484907

-0,15

-1,20397

-0,10536

0,788457

1,568616

2,197225

2,995732

-0,1

-0,69315

0,336472

1,223775

2,014903

2,70805

3,332205

-0,08

-0,51083

0,530628

1,481605

2,174752

2,862201

3,496508

-0,06

-0,3285

0,788457

1,686399

2,397895

3,044522

3,663562

-0,04

-0,10536

0,993252

1,871802

2,564949

3,218876

3,78419

-0,02

0,182322

1,193922

2,079442

2,70805

3,353407

3,912023

0

0,336472

1,435085

2,261763

2,833213

3,511545

4,043051

0,02

0,405465

1,458615

2,302585

2,995732

3,637586

4,143135

0,04

0,587787

1,648659

2,564949

3,198673

3,78419

4,283587

0,06

0,832909

1,871802

2,74084

3,332205

3,912023

4,382027

0,08

1,098612

2,104134

2,890372

3,496508

4,043051

4,465908

0,1

1,308333

2,351375

3,091042

3,653252

4,158883

4,564348

Рисунок 2 — Зависимость Ln(I) от анодного напряжения

         Из рисунка 2 получим значения контактной разности потенциалов для ра7личных токов накала.

Таблица 3 — Контактная разность потенциалов при различных токах накала

 

In=0,25 A

In=0,26 A

In=0,27 A

In=0,28 A

In=0,29 A

In=0,3 A

Uкн, В

0

0

0

-0,02

-0,04

-0,04

      Так же из графика можно определить температуру катода при различных токах накала. Поскольку , а угловой коэффициент равен  , из этой формулы следует, что температура можно получить по следующей формуле  , где е – заряд электрона, k – постоянная Больцмана.

      Угловой коэффициент получили из уравнений прямых, полученных на рисунке 2.

 

In=0,25 A

In=0,26 A

In=0,27 A

In=0,28 A

In=0,29 A

In=0,3 A

Y

y = 7,3846x + 3,9924

y = 8,733x + 3,4583

y = 9,0381x + 2,8422

y = 9,5552x + 2,1899

y = 9,8935x + 1,3336

y = 10,393x + 0,2796

Таблица 4 — Уравнения прямых Ln(I) при различных токах накала

    Теперь, зная все необходимы для расчета температуры катода данные, рассчитаем Т.

Таблица 5 — Температура катода при различных токах накала

 

In=0,25 A

In=0,26 A

In=0,27 A

In=0,28 A

In=0,29 A

In=0,3 A

Т, С

1116

1171

1213

1276

1327

1570

Рисунок 3 — Зависимость анодного тока от анодного напряжения с учетом конактной разности потенциалов

Рисунок 4 — зависимость относительного числа электронов, имеющих скорость больше 50000 м/с

      

      Для получения зависимости относительного числа электронов, имеющих скорость больше определенного значения я использовал формулу:

, где  , где m – масса электрона, k – постоянная БольFмана, v – ск>рость электрона, Т – температура катода,

  1.  Выводы

            В данной работе я исследовал зависимость анодного тока от анодного напряжения, с учетом контактной разности потенциалов. Также найдена завис8мость от анодного напряжения, из которой  нашел контактную разность п>тенциалов и температуру к0тода.

    В заключении я изучил распределение электронов по скоростям в пр>странстве катод-анод. Я построил график зависимости относительного числа электронов, имеющих скорость в направлении от катода к аноду больше опред5ленной величины (50000 м/с). Полученная зависимость распределения электр>нов по скор>стям соответствует теоретической зависимости.

7