Принципиальная электрическая схема

Рис.9.9

Схема расположения приборов на панельном щитке

Рис. 9.10

1 – тумб­лер вклю­че­ния в сеть ус­та­нов­ки; 2 – пе­ре­клю­ча­тель ре­жи­ма тем­пе­ра­тур ка­то­да; 3,4,5,6 – циф­ро­вые при­бо­ры Щ4313 для из­ме­ре­ния на­пря­же­ния и силы то­ка на ано­де и ка­то­де со­от­вет­ст­вен­но; 7 – ва­ку­ум­ный ди­од; 8,9 – по­тен­цио­мет­ры.

На при­бо­ре Щ4313 (3) - на­жа­ты кноп­ки "_~", "Y", "5"; ос­тальные от­жа­ты.

На при­бо­ре Щ4313 (4) – на­жа­ты кноп­ки "_~", "mA", "500"; ос­тальные от­жа­ты.

На при­бо­ре Щ4313 (5) – на­жа­ты кноп­ки "Y", "500", ос­таль­ные от­жа­ты.

На при­бо­ре Щ4313 (6) – на­жа­ты кноп­ки "mA", "5" или "0.5", ос­таль­ные отжа­ты.

Руч­ки по­тен­цио­мет­ров 8 (точ­но) и 9 (гру­бо) – в край­нем ле­вом по­ложе­нии (про­тив ча­со­вой стрел­ки до упо­ра ).

Пе­ред на­ча­лом ра­бо­ты оз­на­ко­мить­ся с ус­та­нов­кой и про­ве­рить пра­виль­ность вклю­че­ния при­бо­ров. Под­го­то­вить таб­ли­цы для за­пи­си ре­зуль­та­тов экс­пе­ри­мен­та и рас­че­та по форме 9.4.

Порядок выполнения работы

1. Пе­ре­клю­ча­тель 2 ус­та­но­вить в по­ло­же­ние Т₁.

2. Вклю­чить ус­та­нов­ку тумб­ле­ром "сеть" и дать про­греть­ся при­бо­рам 5 минут.

3. По приборам 3 и 4 измерить и записать напряжение накала U_к и силу тока I_к накала катода.

4. Снять за­ви­си­мость анод­но­го то­ка I_a от анод­но­го на­пря­же­ния U_а. На­пря­же­ние U_a из­ме­нять че­рез 1 В в ин­тер­ва­ле от 2 до 10 В; че­рез 10 В в ин­тер­ва­ле от 10 до 50 В; че­рез 25 В в ин­тер­ва­ле от 50 до 200 В.

5. Ре­зуль­та­ты за­не­сти в таб­ли­цу 9.4.

Таблица 9.4

Т1	Т2	Т3
Iк , мА = Uк , В =	Iк , мА = Uк , В =	Iк , мА = Uк , В =
Ua , В	Ia , А	Ua ,В	Ia , А	Ua , В	Ia , А

6. Ана­ло­гич­но (пункты 3 и 4) по­вто­рить из­ме­ре­ния для ос­таль­ных тем­пе­ра­тур­ных ре­жи­мов ка­то­да (пе­ре­клю­ча­тель 2 в по­ло­же­ни­ях Т₂ и Т₃).

7. По­стро­ить гра­фи­ки зависимости I_a= f(U_a) для зна­че­ний Т₁, Т₂ и Т₃ .

8. Оп­ре­де­лить по графикам зна­че­ния то­ков на­сы­ще­ния I_нас для всех трех ре­жи­мов ра­бо­ты, ре­зуль­та­ты за­не­сти в таб­ли­цу 9.5.

9. Оп­ре­де­лить зна­че­ние плот­но­сти то­ков на­сы­ще­ния: j_нас= I_нас/S (S=4.83 мм²).

10. Вы­чис­лить со­про­тив­ле­ние катода R_к и тем­пе­ра­ту­ру Т для всех ре­жи­мов ра­бо­ты ка­то­да по фор­му­ле (9.6):

, (9.6)

где – сопротивление катода, нагретого до тем­пе­ра­ту­ры Т, R_o=1.5 Ом – со­про­тив­ле­ние ка­то­да при ком­нат­ной тем­пе­ра­ту­ре; Т₀= 300 К.

Таблица 9.5.

№	Iнас, А	jНАС, A/м2	IК, мA	UК, В	RК, Ом	Т, К	x=(1/Т), К-1

11.Рас­счи­тать ве­ли­чи­ны x=(1/Т) и для всех зна­че­ний температур.

12. По­стро­ить гра­фи­к зависимости y=f(x)(рис.9.11):

Рис.9.11

13. Определить тангенс угла наклона α полученной прямой к оси абсцисс и рассчитать работу выхода по формуле (9.5): . Все данные занести в таблицу 9.6.

14. Сде­лать вы­во­ды.

Таблица 9.6

	, К-1	, К	, Дж	, эВ

Контрольные вопросы

1. Что называется работой выхода электрона из металла? От чего она зависит?

2. Какова природа сил, препятствующих выходу электрона из металла?

3. Что такое термоэлектронная эмиссия?

4. Что такое вакуумный диод? Из чего он состоит?

5. Нарисуйте схему включения диода.

6. Нарисуйте и объясните вольтамперные характеристики диода. Почему характеристики нелинейны?

7. Что такое ток насыщения и как он зависит от температуры?

8. Сформулируйте закон «трёх вторых». Объясните его физическую природу и область применимости.

9. На­пи­ши­те фор­му­лу Ри­чард­со­на-Деш­ма­на, объ­яс­ни­те ее смысл и ха­рак­тер вы­ра­жае­мой ею за­ви­си­мо­сти, а также область её применимости.

10. Объ­яс­ни­те при­ме­няе­мый гра­фоана­ли­ти­че­ский ме­тод оп­ре­де­ле­ния работы выхода электрона из металла.

Используемая литература

[1] §18.5;

[3] §§ 5.10, 5.11, 5.12;

[5] §§ 104, 105.

Лабораторная работа 2-10