Измерения и их обработка Приборы и принадлежности

1. Вакуумный диод 6Х6С.

2. Панель монтажная.

3. Источник питания 1 в цепи накала Б5-8 или Б5-7.

4. Источник питания 2 в анодной цепи Б5-46.

5. Микроамперметр постоянного тока М193 (либо М194). Минимальный предел измерений 3*10^-6А и 7.5*10^-6А, соответственно.

6. Магазин сопротивлений РЗЗ или реостат 100 Ом, 2А, устанавливаем на делителе около 30 Ом.

7. Амперметр постоянного тока ЛМ-1 на 3 А.

8. Схема согласно Рис. 5.

Рис.5. Электрическая схема

Выполнение работы

1. Включите прибор на прогрев за 30 минут до начала измерений

2. Если нет, прогрейте прибор в течение 30 минут (учитывая пункты 3–5).

3. Выставите запирающее напряжение в анодной цепи 0,01В на ИП2 (Б5-46) (на приборе должен стоять режим стабилизации типа «напряжение» – гореть индикатор – и установлен ток в положении 0,11А).

4. Установите тумблер на монтажной панели в режиме отрицательного анодного напряжения, так как изучение распределения электронов по скоростям проводятся на участке (а) вольтамперной характеристике вакуумного диода 6Х6С (см. Рис.4).

5. На ИП1 (Б5-7(8)) подайте в цепь накала напряжение 6,3В–10В и ток 0,22–0,27А (используя регуляторы грубой и плавной настройки ИП1 и меняя положение бегунка на реостате) так, чтобы ток в анодной цепи (на миллиамперметре) соответствовал максимальному отбросу на шкале прибора около 7,5∙10^-6А либо 3∙10^-6А.

6. После 30-минутного прогрева диода повторите пункты 3–5 (проследите чтобы ток в анодной цепи был 7-7,5∙10^-6А) и начните измерять значения анодного тока в режиме отрицательного анодного напряжения, изменяя его в пределах от -0,01В до -0,5В через 0,02В с помощью регуляторов ИП2 (Б5-46). Результаты измерений занесите в таблицу1

Uип, В	I∙10-7,А	N∙1012,с-1	∆U, В	U, В	Vmin∙105 м/с

7. Установите бегунок реостата в максимальное положение. Убавьте напряжение на ИП1 (Б5-7(8)) до нуля и выключите. Выставите на ИП2 (Б5-46) напряжение в 0.01В и тоже выключите.

8. Исходя из значений анодного тока I, и условия рассчитайте полное количество электронов , достигающих анода лампы за 1с, e = 1,6∙10^-19Кл – заряд электрона.

9. Используя выражение (9), рассчитайте значение минимальной скорости электронов, достигших анода лампы. Численные значения констант: m=9∙10^-31кг – масса электрона, e=1,6∙10^-19Кл – заряд электрона. Учтите, что анодное напряжение U учитывает падение напряжения ∆U на миллиамперметре:U=U_ИП-∆U. Падение напряжения на миллиамперметре (на данном пределе измерения) определяется из таблицы на передней панели миллиамперметра. Результаты также занесите в Таблицу 1.

10. Постройте график зависимости lnI=f(U). Убедитесь, что экспериментальные точки, исключая точки c-d (см. Рис.4), достаточно хорошо ложатся на прямую, т.е. эта зависимость имеет вид lnI=kU+b.

11. С помощью метода наименьших квадратов (описанный в Приложении 3) рассчитайте угловой коэффициент прямой a и определите температуру газа. Вычислите погрешности измерения величин a и Т.

12. При найденной температуре электронного газа Т по формулам (3) и (4) определите характеристические скорости электронов.

13. П остройте зависимость N=N(V_min), где N — полное число электронов, достигающих анода за единицу времени. Эта зависимость играет в данном эксперименте роль интегральной функции распределения электронов в анодном токе. Если Вы все проделали правильно, то у Вас должна получиться кривая, похожая на рис. 6,а.

14. С

    Рис.6. а – интегральная и б - дифференциальная функции распределения электронов по скоростям

    ледующий этап – построение дифференциальной функции распределения электронов анодного тока по скоростям f(V_min) (пример на рис.6,б). Дифференциальная функция распределения при данном значении радиальной скорости равна угловому коэффициенту касательной к графику интегральной функции распределения. В данной работе эта величина вычисляется приближенно. Для этого следует разбить ось абсцисс (рис.6,а) на равные интервалы ∆V, начиная с наименьшей скорости, и получить для каждого интервала соответствующие отношения числа электронов ∆N_i, достигнувших анода, к интервалу скоростей ∆V_i. При построении кривой отложите на оси абсцисс середину выбранного интервала скоростей V_i, на оси ординат – величину , где N_max - полное число электронов, попавших на анод за единицу времени – оно определяется экстраполяцией экспериментальной кривой до пересечения ее с осью Y. Желательно иметь не менее 15 экспериментальных точек.

15. Найдите максимум дифференциальной функции распределения электронов анодного тока и сравните эту величину с наиболее вероятной скоростью электронов.

16. Прочитайте Приложение 8 и сделайте правильные выводы о границах применимости классического распределения для объектов микромира.