42529

Ток в вакууме. Методическое указание к выполнению лабораторной работы

Книга

Физика

Условие вылета электрона из металла: 4 Термоэлектронная эмиссия лежит в основе получения электрического тока в вакууме и устройства вакуумных электронных ламп. Если же катод К соединённый с отрицательным полюсом анодной батареи Ба раскалить при помощи добавочной батареи накала Бнак до высокой температуры то миллиамперметр...

Русский

2013-10-30

712 KB

9 чел.

ФГОУ ВПО «КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 103

ТОК В ВАКУУМЕ

Методическое указание к выполнению лабораторной работы по курсу общей физики для студентов инженерно-технических специальностей

Калининград

2008

Цель работы: Изучение явлений термоэлектронной эмиссии из металлов и электрического тока в вакууме.

Оборудование: 1.Источник постоянного напряжения.

                           2. Кассета ФПЭ-06/05.

                           3. Вольтметр В7-38 (2 шт.).

                           4. Миллиамперметр.

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Как известно, в металлах имеются электроны проводимости, участвующие в тепловом движении. Для вырывания электрона из металла нужно совершить определённую работу Авых, называемую работой выхода  

                                ,                                                                 (1)                  

где     е - заряд электрона;

      -  поверхностная разность потенциалов.

Так как электроны удерживаются внутри металла, то значит, вблизи поверхности существуют силы, действующие на электроны и направленные внутрь металла. Происхождение этих сил можно объяснить, во-первых, притяжением между электронами и положительными ионами кристаллической решетки; во-вторых, тем, что в результате теплового движения некоторые из свободных электронов могут выйти за поверхность металла, образуя электронное облако, которое препятствует их дальнейшему выходу.

При комнатных температурах (Т=293 К) лишь ничтожная часть электронов внутри металла имеет достаточный запас кинетической энергии, чтобы, совершив работу выхода Авых,  вырваться наружу. Однако электронам можно сообщить различными способами дополнительную энергию. В этом случае часть электронов металла получает возможность покинуть металл, и мы наблюдаем явление испускания электронов, или электронную эмиссию.

     В зависимости от того, каким способом электронам сообщена энергия, мы

различаем разные типы электронной эмиссии:

     а) термоэлектронная эмиссия: за счёт тепловой энергии при повышении температуры тела;

     б) фотоэмиссия: подвод энергии светом;

     в) вторичная электронная эмиссия: при бомбардировке извне какими-либо другими частицами (электронами, ионами).

     1.1. Термоэлектронная эмиссия. 

     По мере повышения температуры эмиттера число быстрых электронов возрастает и благодаря этому должно возрастать и число электронов, вырывающихся из металла. При достаточно высокой температуре наступает заметное испускание электронов металлом. Это явление носит название термоэлектронной эмиссии.

     С точки зрения классической электронной теории металл могут покинуть лишь те электроны, кинетическая энергия которых     не меньше работы выхода  Авых, т.е.  те,  для которых выполняется условие

                            Авых     или                                (2)          

Для оценки энергии   сравним её со средней энергией теплового движения атомов (или молекул), которая по классической теории равна ,

где   К - постоянная Больцмана;

       Т - абсолютная температура тела.

Приравнивая тепловую энергию движения       работе выхода

 , найдём ту температуру Т, при которой средняя энергия частиц равна работе выхода

                       ,      откуда                                     (3)

Для различных металлов работа выхода колеблется в пределах от 1 до 4,5 эВ. Если примем = 2В, то получим

                                   ,

т.е. энергия электронов, необходимая для того, чтобы они могли вылететь из металла, должна быть относительно очень велика и соответствовать средним энергиям теплового движения атомов при температурах порядка десятка тысяч градусов. На самом деле электроны начинают вылетать в заметном количестве при температурах порядка (1000–3000) К, т.е. при гораздо более низких температурах.

Это объясняется тем, что электроны имеют определённое распределение по энергиям. Благодаря этому часть электронов обладает энергиями, значительно большими, чем средняя. За счёт этих электронов и начинается термоэлектронная эмиссия.

Распределение потенциальной энергии электрона для ограниченного металла показано на энергетической диаграмме рис.1:

П

П

П0

П1

Е0

Aвых

F

Рис.1.

Здесь   П0 - уровень энергии покоящегося электрона вне металла;

            Е0 -наименьшая энергия электронов проводимости (дно зоны проводимости);

            F - уровень Ферми.

Распределение потенциальной энергии имеет вид потенциальной ямы.

Если электрон внутри металла имеет полную энергию П1 < П0 , то такой электрон не сможет покинуть металл. Условие вылета электрона из металла:

                                                                                                (4)   

       Термоэлектронная эмиссия лежит в основе получения электрического тока в вакууме и устройства вакуумных электронных ламп.

1.2.Ток в вакууме. Вольт-амперная характеристика анода. Закон                                                                                                              Богуславского-Ленгмюра

Для наблюдения термоэлектронной эмиссии может служить вакуумная электронная лампа (диод), состоящая из стеклянного баллона, из которого выкачан воздух до давления порядка 10-8 мм рт. ст., и впаянных в баллон двух металлических электродов: катода К в виде тонкой проволоки из тугоплавкого металла (вольфрам, молибден и др.) и анода, выполненного обычно в форме цилиндра (рис.2а):

 

                                                                                                   Uнас2   Uнас3 

             а)                                 б)                                            в)

                                                                                     

                                                            Рис.2

                                                                                                                                                    

Если составить электрическую цепь (рис.2б), содержащую вакуумный диод, анодную батарею Ба, батарею накала Бнак и миллиамперметр , то при холодном катоде ток в цепи не возникает, так как сильно разреженный газ (вакуум) внутри диода не содержит заряженных частиц и потому электропроводность диода практически равна нулю. Если же катод К, соединённый с отрицательным полюсом анодной батареи Ба, раскалить при помощи добавочной батареи накала Бнак до высокой температуры, то миллиамперметр обнаруживает появление тока в цепи диода.

Электроны, вылетающие из раскалённого катода в результате явления термоэлектронной эмиссии и образующие электронное "облако" вблизи поверхности катода, ускоряются внешним электрическим полем, создаваемым между анодом и катодом, попадают на анод и замыкают цепь диода. Через лампу идёт ток , называемый анодным.

Ток в цепи диода появляется в том случае, если положительный полюс анодной батареи соединён с анодом, а отрицательный - с катодом. Если же изменить знак разности потенциалов , приложенной к диоду, то тока в цепи не будет, как бы сильно мы ни раскаляли катод. Это обстоятельство показывает, что катод испускает отрицательные частицы, т.е. электроны, и что положительные ионы не покидают металл в заметном количестве.

Сила анодного тока  в диоде зависит от величины разности потенциалов  между анодом и катодом. При постоянной температуре катода  ток  возрастает с увеличением ,  однако зависимость между силой тока  и разностью потенциалов    не выражается законом, аналогичным закону Ома, по которому  пропорционально U  . Эта зависимость  , получившая название вольт-амперной характеристики диода, носит более сложный характер, графически представленный кривой 014 (см. рис.2в). Когда = 0, сила тока  также практически равна нулю. При увеличении  сила тока   возрастает в соответствии с кривой 01. При дальнейшем возрастании анодного напряжения    сила тока достигает некоторого максимального значения , называемого током насыщения диода, и почти перестаёт зависеть от анодного напряжения   (участок вольтамперной характеристики 14).

При увеличении температуры катода вольт-амперная характеристика изображается кривыми 0125, 01236 и т.д. При значениях тока, меньших  , зависимость  от напряжения   при всех температурах изображается одной и той же кривой 0123. Различными при различных температурах оказываются значения тока насыщения  ,  которые быстро увеличиваются при возрастании температуры катода. При этом увеличивается и то анодное напряжение , при котором устанавливается ток насыщения  .

     Мы видим, что вольт-амперная характеристика электронной лампы оказывается нелинейной, а следовательно, диод представляет собой пример проводника, не подчиняющегося закону Ома.

     Зависимость тока диода от напряжения между анодом и катодом имеет простое объяснение. При    =0   сила анодного тока , при достаточно большом расстоянии между электродами, тоже равна нулю. Это происходит оттого,  что вылетевшие из катода электроны образуют вблизи него электронное облако. Это приводит к созданию поля, которое тормозит вновь вылетающие электроны. В результате дальнейшая эмиссия электронов прекращается: сколько электронов вылетает из металла, столько же в него возвращается под действием обратного поля электронного облака. Если же между электродами создать внешнее электрическое поле, подсоединив анод А  к  “+”, а катод  К  к  "-" анодной батареи Ба, то это внешнее электрическое поле, ускоряя электроны, рассасывает электронное облако и между катодом и анодом появляется ток.

     Зависимость силы тока     диода от разности потенциалов   между анодом и катодом выражается законом Богуславского-Ленгмюра:

                                                    ,                                              (5)                

где В - коэффициент, зависящий от формы и размеров электродов.

     Формула (5) выражает уравнение кривой 0123 рис.2в. Для теоретического вывода закона Богуславского-Ленгмюра предположим, что выполняются следующие упрощающие положения:

     а) начальная скорость электронов, покидающих катод, равна нулю;

     б) пространственный заряд создаёт такое распределение потенциала между электродами, что непосредственно у поверхности катода градиент

потенциала равен нулю: ;

     в) около катода имеется много электронов и ток далёк от насыщения.

     Рассмотрим цилиндрический диод (см. схематический рис.). Обозначим радиус анода - Rа,  радиус катода - Rk,  длину электродов - .

Схематический рисунок к выводу закона Богуславского-Ленгмюра.

Связь между потенциалом  и объёмной плотностью зарядов    определяется уравнением Пуассона:

                                                                        (6)         

      В данном случае задачу удобнее решать в цилиндрических координатах:

                                   (7)                                                                                                                                             Так как в рассматриваемом случае потенциал является только функцией радиуса R, то последнее выражение (7) упростится и уравнение Пуассона будет иметь вид:

                                                                              (8)

Будем искать выражение для электрического тока с единицы длины катода на единицу длины анода:

                                   ,                                   (9)       

      откуда

                                                                                          (10)       

         Подставляя  (10) в (8), получим:

                                                                 (11)   

             При  граничных условиях      точное решение уравнения (11) имеет вид:

                                    ,                                (12)      

      или

                                                                                         (13)   

 Заменяя  через , а  через , получим выражение закона Богуславского-Ленгмюра

                                                                                             (14)

В формуле (12)   - численный коэффициент, зависящий от отношения Ra/Rk.

1.3. Зависимость тока насыщения вакуумного диода  от

температуры катода.

При дальнейшем увеличении разности потенциалов , как это видно из рис.2в, возрастание силы тока  начнёт задерживаться, так как общее число электронов, испускаемых катодом при данной температуре, ограничено. Если  , то все испускаемые при данной температуре катода электроны отсасываются от катода, попадают на анод и дальнейшее возрастание анодного тока прекращается вовсе. При этом достигается ток насыщения , которому соответствуют горизонтальные части графика 14, 25 и 36 на рис.2в. Из этого рисунка также видно, что при увеличении температуры катода возрастают значения тока насыщения    (Т1< Т2< Т3 и, соответственно, <<).

На основании сказанного можно считать, что сила тока насыщения   численно равна заряду всех электронов, испускаемых в единицу времени катодом при данной температуре. Следовательно, если мы обозначим через n   число электронов, испускаемых катодом в единицу времени, то

                                                     ,                                               (15)                            

где    - заряд электрона.

Отсюда

                                                                                                     (16)                        

                                     Т

                         Рис.3.

Опыты показывают, что сила тока насыщения возрастает чрезвычайно быстро с увеличением температуры катода (характер зависимости   показан на рис.3).

Если вместо тока насыщения  ввести плотность тока насыщения  , т.е. величину, представляющую собой ток с единицы поверхности эмитирующего металла, то    будет измерять число электронов , испускаемых единицей поверхности данного металла при данной температуре Т. Число электронов в металле, способных преодолевать потенциальный барьер на поверхности и выйти в вакуум, быстро увеличивается при повышении температуры. Поэтому и плотность тока насыщения   очень сильно зависит от температуры катода. Расчёт на основе квантовой теории показывает, что эта зависимость выражается формулой

                                                ,                                             (17)                         

получившей название формулы Ричардсона-Дэшмана,

где С - постоянная, которая для всех металлов с совершенно чистой поверхностью должна иметь одно и тоже значение;

       Т - абсолютная температура катода;

       е - основание натурального логарифма;

      Авых - величина, имеющая размерность энергии, которая по определению называется термоэлектронной работой выхода данного металла;

       к - постоянная Больцмана.

Можно сказать, что работа выхода Авых  есть работа, необходимая для перевода электрона с наибольшей кинетической энергией из металла в вакуум без начальной скорости. Формула (17) указывает на чрезвычайно быстрое возрастание плотности тока насыщения    с температурой; в основном закон этого возрастания определяется экспоненциальным множителем . Теоретическое  значение постоянной С для вполне чистой поверхности металла равно 12∙105 А/м2 ∙К2 . На самом деле С варьирует для различных металлов в широких пределах, причём значения С сильно зависят от состояния поверхности металла и в особенности от степени её чистоты. То же имеет место и для работы выхода Авых. Тонкий слой адсорбированных Cs, Ba, Th , окислов бария и т.п. способен весьма сильно снизить работу выхода. Этим обстоятельством пользуются, чтобы получить значительные электронные токи при сравнительно невысоких температурах катода. Так как работа выхода Авых   входит в формулу (17) в показатель степени, а величина С является множителем, то для достижения больших токов насыщения основную роль играет работа выхода Авых .  Поэтому покрытие поверхности вольфрама  Cs, Ba и т.п., как указано, чрезвычайно выгодно, несмотря на малые значения эмиссионной постоянной С. Например, для чистой поверхности вольфрама работа выхода Авых = 4,5 эВ и эмиссионная постоянная  С = 6∙105 А/м2 ∙К2  . Тогда плотность тока насыщения  по формуле (17) при температуре Т= 1000 К будет:

                         А/м2    

Та же поверхность вольфрама при Т=3000К даёт  А/м2, т.е. повышение температуры катода в 3 раза ведёт к возрастанию тока насыщения почти в 1016 раз. Для поверхности вольфрама, покрытого цезием, имеем Авых=  1,36 эВ и С = 0,32∙105А/м22, тогда из формулы (17) для этого случая при температуре катода Т=1000К получается плотность тока насыщения    А/м2. Таким образом, покрытие поверхности вольфрама цезием позволяет получать при температуре накала катода Т=1000 К токи насыщения примерно в 3∙1014  раз больше, чем в случае чистого вольфрама при той же температуре.

Измерение тока насыщения     позволяет найти работу     выхода Авых. В самом деле, логарифмируя формулу (17), получим:

                                                                     (18)

Примечание: При логарифмировании здесь и далее следует иметь в виду, что для именованных (имеющих размерность) чисел этот математический приём не имеет смысла, поэтому предполагается, что мы логарифмируем лишь отвлечённое число или алгебраическое выражение, состоящее из отвлечённых чисел.

Сумму первых двух членов   можно считать приблизительно постоянной, так как при изменении температуры значение  меняется гораздо медленнее, чем 1/Т. Поэтому приближённо имеем:

                                                                                         (19)

Если по оси ординат Y  отложить , а по оси абсцисс Х  1/Т (рис.4), то зависимость   по формуле  (19) выразится прямой. Такой характер зависимости   от Т  хорошо подтверждается опытом. Из графика видно, что величина Авых / к может быть найдена  из соотношения величин катетов треугольника, гипотенузой которого является прямая (или её часть):

                                           Авых / к = ln jнас / Т-1.                                        (20)

Таким образом, получив по экспериментальным данным зависимость , мы можем найти   по формуле (20) значение работы выхода Авых= кТ ln jнас.

1.4. Вакуумная электронная лампа (диод) как выпрямитель.

Так как раскалённый катод электронной лампы испускает только электроны, но не положительные ионы, лампа пропускает ток только тогда, когда её катод соединён с отрицательным полюсом источника. При перемене полярности приложенного напряжения все термоэлектроны возвращаются в катод и ток через лампу не проходит. Поэтому лампа обладает односторонней проводимостью, или вентильным свойством.

      

                                         Рис. 4.

Вентильное действие диода широко используют для устройства выпрямителей, предназначенных для превращения переменного тока в постоянный. Простейшая схема выпрямителя с диодом показана на рис.5. Переменное напряжение между точками Б и В (входное напряжение ~Uвх) изменяется во времени согласно кривой а). Вследствие вентильного свойства лампы ток в нагрузочном сопротивлении R имеется только в те полупериоды, когда на катод подается  “ - ” и лампа пропускает ток. Поэтому выходное напряжение U вых   на сопротивлении R  изображается кривой б)  и мы получаем пульсирующее напряжение одного знака.

На рис.6 показана схема двухполупериодного выпрямителя. В каждый момент времени работает лишь одна из ламп, а именно та, напряжение на которой соответствует пропускному направлению.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для изучения явлений термоэлектронной эмиссии и тока в вакууме используется установка, блок-схема которой приведена на рис.7.

От источника питания (2) напряжение (4,0 – 4,5)B подаётся на нить накала катода вакуумного диода, расположенного в кассете ФПЭ-06/05 "Ток в вакууме" (3). Контроль напряжения, подаваемого на нить накала катода лампы, осуществляется вольтметром В7-38/1 (1), подключённым к выходу "(+2,5 - 4,5) В" источника питания (2).  Анодное напряжение  =(12-50)В подаётся на диод, расположенный в кассете ФПЭ-06/05 (3), от источника питания (2). Контроль   осуществляется вольтметром В7-38/2 (1), подключаемым к выходу «(12-120)В» источника питания (2). Регулирование напряжения , подаваемого на нить накала диода, и анодного напряжения , подаваемого на диод, осуществляется, соответственно, ручками I и 3 (рис. 8) источника питания (2).

Б

Uвх

B

а)Uвх

R

б)Uвых

  Рис.5

t

t

Uвх

Uвых

t

                                                         Рис.6.

                                                                Рис. 7.

       Для измерения анодного тока  к выходу "РА" кассеты ФПЭ-06/05 (3) подключён миллиамперметр (4).

Рис. 8.

С помощью приведённой схемы, установив определённое , можно снять вольт-амперную  характеристику диода,  то есть зависимость анодного тока   от анодного напряжения .

2.1.Задание

2.1.1. Снять вольт-амперную характеристику диода.

2.1.2.Проверить закон Богуславского-Ленгмюра, определив постоянную B.

2.1.3. Определить работу выхода Авых из вольфрама.

2.2. Ход выполнения работы

2.2.1. Перед включением потребителей в сеть ~220 B убедиться, что:

а) тумблер "Сеть" источника питания (2) находится в положении "Откл.";

б) все потребители, имеющие заземляющую клемму, надёжно заземлены;

в) на вольтметрах В7-38 нажаты клавиши “V=”;

г) на миллиамперметре установлен предел “40mА”;

д) на источнике питания ручки регулирования выходных напряжений 1 и 3 (см. рис. 8) находятся в крайнем левом положении, а правая клавиша 5 "Контроль тока" включена (утопленное положение).   

2.2.2. Получив разрешение на включение установки у преподавателя или инженера, включить вилки потребителей в сеть ~ 220 B, при этом на табло цифровых вольтметров появятся некоторые показания.

2.2.3. Проверить правильность сборки схемы – вольтметр В7-38/1 должен быть подключён к  гнёздам "(2,5 - 4,5) ", В7-38/2 – к гнёздам «(12-120») источника питания.

2.2.4. Включить тумблер "Сеть" источника питания, при этом на нём зажигается индикаторная лампа "Сеть". По накалу нити катода внутри кассеты убедиться в работе диода.

2.2.5. Дать прогреться установке в течение 5 мин. Установка готова к работе.

Снятие вольт-амперной характеристики диода.

2.2.6. По вольтметру В7-38/1, медленно вращая ручку 1 «(2,5-4,5)В» источника питания вправо по часовой стрелке, установить напряжение накала катода 4,10В (или ближайшее значение, достигаемое регулировкой, но с отклонением не более, чем ±0,02В). В протокол   внести    установленное    значение.

2.2.7. Переключатель диапазонов миллиамперметра перевести в положение "10mА".

2.2.8. Снять вольт-амперную характеристику диода при напряжении накала  4,10В, то есть измерить миллиамперметром анодный ток  в зависимости от анодного напряжения . Значения    от  = 12,00 В до   =50В,  при которых измеряется , приведены в таблице 1. Для установки  необходимо медленно повернуть ручку 3 «(12-120)В» источника питания вправо по часовой стрелке, контролируя устанавливаемое напряжение вольтметром В7-38/2. С учётом возможностей регулировки заданные значения  устанавливать точно или оставлять ближайшие величины, но с отклонением не более, чем ±0,2В.  Результаты измерения Ja записать в таблицу 1, при этом зафиксировать в протоколе положение делителя миллиамперметра. Оно необходимо для перерасчёта зафиксированных значений тока в мА, поскольку шкала миллиамперметра нанесена в делениях.

2.2.9. При снятии зависимости   необходимо перед каждым замером анодного тока корректировать по вольтметру В7-38/1 напряжение накала катода, восстанавливая значение, заданное в п.4.6,  если оно будет изменяться более, чем на ±0,02В. После снятия последнего значения   установить ручку 3 источника питания в крайнее левое положение (выполнять каждый раз перед переходом к следующему значению напряжения накала катода).

2.2.10. Снять вольт-амперную характеристику диода для значений   = 4,20В; 4,30В; 4,40В   согласно  п.п.2.2.8-2.2.9.

Внимание! Перед установкой напряжения накала 4.40В переключите диапазон миллиамперметра на 20 мА. Учтите новый диапазон при перерасчёте токов из делений в мА.

Результаты измерения   записать в таблицу 1. Вычислить значения  для значений    при  =4,30В  (выражать в А) и заполнить таблицу 1.

Установить обе регулировочные ручки  источника питания в крайнее левое положение, выключить тумблер "Сеть", отключить потребители от сети ~220В.

2.2.11. На миллиметровой бумаге размером (21x30) см построить график зависимости  для разных значений   ,   откладывая по оси Y значения  в масштабе 1 mA/см, а по оси X  - значения  в масштабе 5В/см. Пример графика для одного значения  показан на рис. 9. При построении графиков руководствоваться требованиями, предъявляемыми к построению графиков (см. Методическое пособие «МОРИ»).  

Проверка закона Богуславского-Ленгмюра .

2.2.12. По результатам измерения  при =4,30В  на миллиметровой бумаге размером (21x15) см построить график зависимости , откладывая по оси Y значения     , а  по оси X - значения   в масштабе по обеим осям 0,4 1/см (см. рис. 10). В отношении логарифмирования см. примечание на л.12.     

2.2.13. По графику   определить показатель степени m в законе Богуславского-Ленгмюра ,  то  есть m =ln Ja / lnUa (отношение величин катетов треугольника).

2.2.14. Из графика зависимости  определить   при  = 0 (см. рис. 10)  и вычислить В. Размерность .

Рассчитать погрешность  определения m по формуле:

       ,   где  = 3/2 = 1,5.

          

                                                             Рис.9.

Рис.10.

                                                                                              

                                                                                           Таблица 1

  

  

Кол.

изм.

  n

Анодное

напряжение

     Ua  0,2 В

   Анодный ток при напряжении накала Uнак  0,02 В

   Положение множителя миллиамперметра

           «10 мА»

«20 мА»

4,10 

  4,20 

            4,30 

  4,40 

Номинальное

Фактическое

lnUa

(фактич.)

  

                                                  

   

    Jа

    

   Jа

 

 Iа                                

ln Ia

  

     Ja

 

Дел

мА

Дел

мА

Дел

мА

 А

Дел

мА

1

12,0

2

14,0

3

16,0

4

18,0

5

20,0

6

22,0

7

24,0

8

26,0

9

28,0

 10

30,0

   

 11

32,0

 12

34,0

 13

36,0

 14

40,0

 15

45,0

 16

50,0

Учтите, что предел шкалы миллиамперметра равен 100 делениям.

             Определение работы выхода Авых   из вольфрама.

2.2.15. По графикам зависимости    определить Uнас и . Для этого на графике для определённого  в области насыщения выбирают прямолинейный участок. Начало этого прямолинейного участка определяет Uнас (В), а середина прямолинейного участка -  Jнас (А) (см. пример на рис.9). Результаты обработки графиков  записать в таблицу 2.                                                                                                                                                                                                                                                                

                                                                                                                       Таблица 2

№№

заме-

ров

, В

, В

, Дж -1

, А

1

4,10

0,310

2

4,20

0,285

3

4,30

0,260

4

     4,40

0,235

2.2.16. На миллиметровую бумагу размером (21x12)см нанести точки зависимости ,  или   , откладывая по оси  Y  значения   в масштабе 0,1 1/см, а по оси X - значения 1/кТ из таблицы 2 в масштабе 0,01∙10-19 Дж-1/см (см. рис. 11).

2.2.17. Соединить прямыми линиями друг с другом соседние точки и определить работу выхода электронов Авых из вольфрама, считая, что , т.е. по отношению величин катетов соответствующих треугольников. Результат записать в Дж  и  эВ (I эВ = 1,602 ∙10-19 Дж).

2.2.18. Рассчитать погрешность измерения Авых как случайную, считая средним значением Авых значение, определённое из трёх по п. 2.2.17. Значение доверительной вероятности принять равным р=0,8. При расчёте погрешностей руководствоваться методическими указаниями № 100.

Рис. 11.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ (ПРИМЕРНЫЕ):

3.1. Работа выхода электрона из металла. Виды эмиссии электронов из металла.

3.2. Термоэлектронная эмиссия электронов из металла.

3.3. Распределение потенциальной энергии электрона для ограниченного металла.

3.4. Природа тока в вакууме.

3.5. Вольт-амперная характеристика вакуумной электронной лампы-диода.

3.6. Закон Богуславского-Ленгмюра.

3.7. Зависимость тока насыщения диода от температуры катода. Формула Ричардсона-Дэшмана.

3.8. Термоэлектронная работа выхода, её влияние на величину тока насыщения лампы (диода).

3.9. Экспериментальный метод проверки закона Богуславского-Ленгмюра.

3.10. Экспериментальный метод определения работы выхода электрона из металла с использованием вакуумного диода.

3.11. Вакуумная электронная лампа (диод) как выпрямитель переменного тока.

 4. ЛИТЕРАТУРА

4.1. Савельев И.В. Курс общей физики.Т.2.-М., «Наука».

4.2. Калашников С.Г. Электричество. Уч. пособие, изд.5-е.-М. Наука.-1985,-576 с.

PAGE  13


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26352. Буржуазные преобразования во Франции в 1789 – 1791 г 21.47 KB
  Уже в июле Собрание создало комиссию по подготовке декларации и конституции Франции. Однако изза роста крестьянских восстаний Собрание безотлагательно начинает с решения аграрного вопроса. Призывая остальную часть дворянства пожертвовать своими правами в интересах справедливости и принести жертвы на алтарь отечества Учредительное собрание 11 августа приняло декреты по аграрному вопросу. Таким образом не решив сути аграрного вопроса Учредительное собрание в декретах 4 11 августа объявило что полностью уничтожает феодальный режим.
26353. Общественно – политическая жизнь Франции в 1791 – 1792 гг. Вареннский кризис и Конституция 1791г 21.07 KB
  и переезд короля и Собрания в Париж резиденцией монархии стал дворец в Тюильри. Дантон Шометт Кондорсе выступали ее горячими поборниками на собраниях секций. Депутаты Учредительного собрания на момент разбирательства временно отрешили короля от власти. Не теряя надежды после стольких преобразований договориться с Людовиком XVI и установить в королевстве конституционную монархию а также стремясь дать самый решительный отпор сторонникам республики депутаты Собрания прикладывали все усилия для спасения сильно пошатнувшейся репутации...
26354. Второй этап революции. 1792-1793 г. Начало революционных войн 30.8 KB
  Свержение монархии во Франции Подготовка интервенции против революционной Франции Революция во Франции способствовала подъему антифеодальной борьбы в других странах. Не только в Лондоне и Петербурге Берлине и Вене в Варшаве и Будапеште но и за океаном прогрессивные общественные круги с жадностью ловили вести из революционной Франции. Чем очевиднее становилось сочувствие к Французской революции и ее прогрессивным идеям со стороны передовой общественности всех стран тем большую ненависть к революционной Франции обнаруживали европейские...
26355. Третий этап революции. 1793-1794 г. Якобинская диктатура 14.23 KB
  Был ее высшим этапом якобинской диктатурой. Складывавшаяся в ходе напряженной классовой борьбы система якобинской диктатуры сочетала сильную и твердую централизованную власть с идущей снизу широкой народной инициативой. Революционная инициатива масс в период якобинской диктатуры проявилась особенно ярко. Но в самой якобинской диктатуре и в якобинском блоке объединявшем классово разнородные элементы были заложены глубокие внутренние противоречия.
26356. Кризис Якобинской диктатуры и переворот 9 термидора 1794 г 19.66 KB
  Переворот был предпринят группой якобинцевчленов Конвента недовольных политикой Робеспьера и прежде всего по разным причинам опасавшихся за свою личную безопасность. Конвент постановил напечатать речь Робеспьера но Бурдон из Уазы а за ним БийоВаренн потребовали предварительного рассмотрения её комитетами. У Робеспьера потребовали чтобы он назвал имена обвиняемых но он отказался. 27 июля 9 термидора заседание Конвента началось с доклада СенЖюста но председательствующий Колло д’Эрбуа прервал его и предоставил слово БийоВаренну...
26357. Франция в годы термидорианской реакции 17.5 KB
  якобинский клуб был закрыт по постановлению Конвента. Термидорианцы поспешили ликвидировать социальноэкономическое законодательство якобинского Конвента. Восставшим удалось захватить здание Конвента. 4 прериаля после ожесточенной борьбы восстание было подавлено вооруженными силами термидорианского Конвента.
26358. Внутренняя и внешняя политика Директории 23.16 KB
  правительственные войска заняли здания Совета пятисот и Совета старейшин и арестовали часть депутатов. Они били войска Австрийской империи и ее союзников в которых царила рутина насаждавшаяся спесивыми бездарными военачальниками. Основные удары по австрийским войскам нанесла французская армия в Северной Италии под командованием Бонапарта. 10 мая он разбил австрийские войска в сражении при Лоди вошел в Милан и вскоре приступил к осаде главной австрийской военной базы крепости Мантуи.
26359. Государственный переворот 18 брюмера 1799 г. Итоги революции 18.89 KB
  Сийес распустил слух об опасном якобинском заговоре и устроил так что те депутаты совета старейшин на которых он не рассчитывал или которых боялся не попали на заседание в котором предполагалось принять задуманные заговорщиками решения. Собравшиеся депутаты единогласно вотировали перенесение законодательного корпуса в СенКлу где оба совета должны были собраться на другой день не ранее полудня. Бонапарт окружённый генералами и офицерами немедленно отправился на заседание совета где произнес короткую речь с обещанием поддерживать...
26360. Бранденбургско-прусское государство во вт.пол. XVII- первой трети XVIII в. 29.76 KB
  XVII первой трети XVIII в. Социальноэкономическое и политическое развитие Германии в XVIII в. Борьба Пруссии и Австрии за гегемонию в Центральной Европе Господство крепостного права Мекленбург Бранденбург Померания Восточная Пруссия Силезия оставались в XVIII в. Сгон крестьян с земли принимает все более широкие размеры со второй половины XVIII в.