1. ТЕОРИЯ РАБОТЫ

Цель работы - получение вольт-амперной характеристики вакуумного диода и определение удельного заряда электрона.

При достаточно малых анодных напряжениях (при которых не достигается ток насыщения) зависимость силы тока от анодного напряжения в вакуумном диоде описывается законом Богуславского-Ленгмюра

, где k=1,5,где величина С для диода с цилиндрическим анодом и катодом равна

Здесь =8,85^.10^-12 Ф/м, – радиус анода, – некоторый экспериментально подбираемый численный коэффициент.

Устройство простейшей электронной лампы, содержащей всего 2 электрода, показано на рисунке. В стеклянный баллон, из кот. выкачан воздух до давления порядка 10^-5 Па, впаяно 2 металлических электрода: катод, представляющий собой тонкую вольфрамовую нить, и цилиндрический анод. Катод располагается вдоль оси симметрии анода. Заметим, что в некоторых лампах анод разделён на три секции. Наружные секции A’ называются охранными кольцами. Они имеют потенциал центральной секции A и служат для уменьшения рассеяния поля вблизи неё.

Параметры установки.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Для U_H1=4,7 В:

U	UR	UA
10	2.5	8.9
20	4.1	16.4
30	7.3	23.4
40	10.3	29.5
50	14.2	36.5
60	17.6	42.3
70	22.7	48.6
80	25.4	54.3
90	29.5	60.2
100	33.4	67.3

Для U_H2=4,4 В:

U	UR	UA
10	2.5	8.6
20	4.1	16.6
30	6.9	23.0
40	10.3	30.1
50	13.7	36.6
60	17.2	42.8
70	20.5	48.9
80	24.2	55.7
90	27.7	62.6
100	32.0	69.9

3. РАСЧЁТЫ

Вычисляем значения анодного тока I, анодного напряжения U_A и логарифмов этих величин:

Для U_H1=4,7 В:

ln(I)	ln(Ua)
-8,2	2,2
-7,7	2,8
-7,1	3,2
-6,8	3,4
-6,5	3,6
-6,2	3,8
-6,0	3,9
-5,9	4,0
-5,7	4,1
-5,6	4,2

Для U_H2=4,4 В:

ln(I)	ln(Ua)
-8,0	2,2
-7,5	2,8
-7,0	3,1
-6,6	3,4
-6,3	3,6
-6,1	3,8
-5,9	3,9
-5,7	4,0
-5,6	4,1
-5,4	4,1

Результаты округляются до десятых, так как по ним строится график зависимости ln(I)(ln(U_A)).

По графику определяем:

Для U_H1=4,7 В:

Ln(C)= -11,4 K= 1,37

Для U_H2=4,4 В:

Ln(C)= -11,1 K= 1,33

Средние значения:

Ln(C )= -11,25 K= 1,36 C= 1,3*10^-5

Используя вышеприведённую формулу, рассчитываем удельный заряд электрона:

1,96*10¹¹ ()

4. РАСЧЕТ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Оценка погрешности для C как результата измерений.

Программа Advanced Grapher, по которой строились графики, дает отклонение

Относительная погрешность вычисляется по формуле:

Вывод: Значение погрешности объясняется главным образом неточностью измерения величины ln(C) по графику ln(I)(ln(U_A)), то есть погрешность является случайной погрешностью прямых измерений.

5. РЕЗУЛЬТАТ

_{Табличное значение составляет}

_{Нами получено}

Санкт-Петербургский Государственный Университет Информационных Технологий, Механики и Оптики

кафедра физики

Лабораторная работа № 5

Изучение тока в вакуумном диоде.

Работу выполнил студент

Бирюков Д.С. (группа № 1145)

Преподаватель Зинчик А.А.