Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение температуры электронного газа, контактной разности потенциалов между катодом и анодом и эффективной работы выхода.
ОБОРУДОВАНИЕ: стенд С3-ОК01, источник питания ИПС-1, мультиметры.

Порядок  выполнения  работы

1. Заготовьте таблицу для записи результатов измерений

2. Соберите схему измерений (рис.5). При сборке подключите в цепь накала катода один из резисторов резистор -по указанию преподавателя. Предъявите собранную схему для проверки преподавателю.
3. К выходу генератора 4 подключите дополнительный вольтметр и нажмите кнопку «сеть». Установите выходное напряжение »1 В поворотом ручки потенциометра 5 (R_п). Отключите вольтметр от генератора и красный провод цепи поместите в гнездо «+», а синий в гнездо «-».
4. Установите напряжение накала катода. Для этого подключите к выходу генератора 6 дополнительный вольтметр и ручкой регулировки выходного напряжения генератора  установите напряжение »3 В.
5. На мультиметре 2, работающем в режиме вольтметра, установите предел измерения напряжения 2 В, а на мультиметре 3, работающем в режиме амперметра,  установите  предел измерения силы тока 20 мкА.
6. Снимите зависимость силы анодного тока от напряжения , меняя напряжение через 0,05 В до 1 В с помощью потенциометра  R_п 5, вращая его ручку по часовой стрелке. Результаты записывайте в таблицу.
7. Ручкой потенциометра R_п 5 уменьшите напряжение до 0 В.
8. Измените знак потенциала, подаваемого на анод, путем переключения проводников «а» и «б» (см. рис.5) и снимите зависимость силы анодного тока  от отрицательного напряжения , меняя напряжение через 0,05 В до – 0,3 В.  Внесите полученные значения в таблицу измерений.
9. Верните ручку потенциометра R_п5 в крайне левое положение. Выключите установку.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Постройте вольт-амперную характеристику вакуумного диода I_A(U_V) по данным таблицы.
2. Вычислите и внесите в таблицу величину .
3. Постройте график зависимости .
4. Путем экстраполяции прямолинейных участков графика до их пересечения найдите точку е (см. рис.6), а по ней, пользуясь формулой (14), определите знак и величину контактной разности потенциалов .
5. Определите угловой коэффициент К графика в области тормозящего поля (участок a-b рис. 6) по формуле (16), и по формуле (17) вычислите температуру электронного газа.
6. Вычислите и внесите в таблицу измерений истинное напряжение между катодом и анодом , пользуясь формулой (13).
7. Определите, с помощью графика I_A(U_V) силу тока , которая соответствует нулевому значению истинного напряжения .
8. Рассчитайте эффективную работу выхода по формуле (10). Результат запишите в электрон-вольтах.
9. Проанализируйте полученные результаты и сделайте выводы.

Контрольные вопросы

1. Какова природа сил, удерживающих электрон в металле? Почему поверхность металла представляет для электронов потенциальную яму?
2. Как распределяются электроны в зоне проводимости по энергетическим уровням при Т=0 К? Что такое уровень Ферми? Какова должна быть кинетическая энергия электрона внутри металла, чтобы он мог покинуть металл?
3. Что называют работой выхода электрона из металла? Перечислите причины, которые могут приводить к испусканию электронов из металла. Какое явление называется термоэлектронной эмиссией?
4. Как устроена и на каком принципе работает вакуумная лампа диод?
5. Как выглядят вольтамперные характеристики диода? Почему при нулевой разности потенциалов между электродами анодный ток не равен нулю? Что называется током насыщения?
6. Какой кинетической энергией должны обладать электроны в катоде, чтобы попасть на анод? Какая формула позволяет вычислить плотность тока при термоэлектронной эмиссии?
7. Может ли электрон, обладающий достаточной энергией при выходе из катода, не попасть на анод? Отчего зависит величина анодного тока?
8. В чем заключается метод прямых Ричардсона?
9. Что такое контактная разность потенциалов, как она возникает, для чего и как она определяется в опытах? Как измерить температуру электронного газа?
10. Что называется эффективной работой выхода электрона из вещества? Как она определяется в опытах?
11. С какой целью металл покрывают, например, тонким слоем окиси кальция?