Название: Изучение распределения термоэлектронов по скоростям : методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Физика»(Э. Н. Старов.) Жанр: Авиационные технологии и управление Просмотров: 1277 |
Экспериментальная установка
Распределение термоэлектронов по скоростям проверяется на установке, схема которой приведена на рис. 6. Электронное облако образуется в пространстве катод-сетка 1. В силу особенностей конструкции лампы распределение электронов по скоростям может отличаться от максвелловского. К факторам, ис- кажающим такое распределение, относятся следующие:
1) используется оксидный катод, вблизи которого существует сильное микрополе, сообщающее электронам дополнительную скорость; 2) вблизи катода существует пространственный заряд, ограни-
чивающий анодный ток, существует и ряд других факторов.
R2 3 _ 2 . . . . R1 . . . . 1 V . . .. . . R
6,3В + - ИП-1
Между сетками 1 и 2 создается тормозящее поле, напряжение между ними измеряется вольтметром V, изменение напряжения про- изводится с помощью потенциометра R. Электроны, преодолевшие тормозящее поле, ускоряются между сеткой 3 и анодом. R1 и R2 – со- противления утечки, равные 200 Ом и 5 мОм. Напряжение накала ка- тода можно менять от 6,3 В до 4,5 В. Проведение измерений и обработка результатов
1 П2
6,3V
4,5V
Вкл
6П9 Ia 250 мкА 50
V R
15 V 3
П3 Рис. 7. Лицевая панель прибора Внешний вид установки приведен на рис. 7.
1 – электронная лампа 6П9;
П1 – переключатель напряжения накала катода лампы;
Ia – микроамперметр для измерения анодного тока; П2 – переключатель пределов измерения тока: верхнее положе-
ние – 250 мкА, цена одного деления шкалы
жение – 50 мкА, цена деления
25 дел 25 дел
V – вольтметр для измерения задерживающего напряжения U3; П3 – переключатель пределов измерения. Нижнее положение –
3 В, цена деления
30
В
, верхнее положение – 15 В, цена деления
30
дел
R – ручка потенциометра для изменения задерживающего на-
пряжения от 0 до 10 В.
П4 – выключатель сети питания.
Перед включением прибора поставьте переключатель П1 в по- ложение 6,3V (напряжение накала катода), переключатель П2 в поло- жение 250 мкА (Ia – измеритель тока в анодной цепи), переключатель П3 в положение 3V (V – измеряет задерживающее напряжение U3), ручку R (изменяет величину U3) поверните влево до упора. Включите прибор в сеть переключателем П4 и дайте пентоду 6П9 прогреться в течение 5 минут.
Задание 1. Определение зависимости анодного тока Ia от задер- живающего напряжения U3 при напряжении накала катода 6,3 В. Ручкой потенциометра R установите U3=0 и занесите в таблицу значение анодного тока. Далее записывайте значения тока изменяя напряжение через 0,1 В в интервале 0÷2 В; через 0,2 В в интервале 2÷3 В; через 0,5 В в интервале 3÷5 В и через 1 В в интервале 5÷10 В. По результатам измерений постройте график Ia от
Ia f1 ( U3 ). (19)
напряжении накала 4,5 В. Повторите измерения в том же порядке, как
в задании 1. Постройте график Ia от
Ia f2 ( U3 ). (20)
измерений:
Таблица
Задание 3. Определение распределения термоэлектронов по скоростям. Графически дифференцируя сначала функцию (19) и затем (20) постройте графики
F (
(21)
График функции F ( U3 ) должен соответствовать функциональ-
ной зависимости (18) – распределению электронов по скоростям. Оба графика (при разных напряжениях накала) постройте на одном листе. Задание 4. Для проверки, совпадает ли полученное вами рас- пределение с распределением Максвелла, следует на одном рисунке представить теоретическую кривую (см. рис. 3) и одну из экспери- ментальных зависимостей (19). Так как кривая на рис. 3 приведена u V
, то при построении эксперимен- VH тальной кривой по оси абсцисс следует отложить отношение:
uэ ( U 3 , U 3 ) m
(22)
где (
подберите нормирующий множитель β для функции F( U 3 ) из (21)
ской кривой значению 0,83: βF( U 3 )max=0,83. (23)
Таким образом, для сравнения с теоретической кривой надо по-
β F( U 3 ) как функцию от uэ (24)
Если кривые совпадут, то распределение термоэлектронов явля- ется чисто максвелловским. Таблицу для построения графика (24) также приведите в отчете. По указанию преподавателя эксперимент можно провести толь- ко при одном значении напряжения накала катода равным 6,3 В.
Пример графического дифференцирования функции Пусть задана функция f(x) (рис. 8). Требуется графически опре-
делить значение производной df (x)
в точке х0. Выберем интервал ∆х с центром в точке х0 настолько малым, чтобы в его пределах функция f(x) была линейной, и находим по графику соответствующее измене- ние функции ∆f. Значение отношения изводной в точке х0. f дает среднее значение про-
∆f
∆х
х0 х
Рис. 8. Пример дифференцирования функции f(x |
|