1.5. Определение удельного заряда электрона

В случае коаксиальных цилиндрических электродов формула (8.11) остается справедливой, однако коэффициент К, преобразуется к виду [1]

, (8.12)

где r – радиус анода, l – длина катода, β² – коэффициент, зависящий от соотношения радиуса анода и катода. Для определения удельного заряда электрона (e/m) поступим следующим образом. Построим вольтамперную характеристику диода в координатах I_a=f(U_a^3/2). В этом случае график зависимости имеет вид прямой линии, а угловой коэффициент будет определяться формулой (8.12). Тогда удельный заряд электрона может быть вычислен при помощи выражения

, (8.13)

где K – тангенс угла наклона экспериментальной прямой в координатах I_a=f(U_a^3/2).

В реальных радиолампах ряд факторов приводит к отклонению от закона трех вторых, что приводит к погрешности при определении e/m:

1. начальные скорости эмиссионных электронов отличны от нуля; это приводит к перераспределению пространственного заряда и электрическое поле у катода не равно нулю;

2. существует контактная разность потенциалов анода и катода;

3. не эквипотенциальность катода (прямой накал);

4. асимметрия системы электродов;

5. наличие остатков газа в лампе.

2. Порядок выполнения работы

В настоящей работе используется лампа с подогревным оксидным катодом. Внешнее поле сильно влияет на величину тока эмиссии такого катода, поэтому у него не наблюдается резкого насыщения анодного тока. Данные радиолампы 2Ц2С: длина катода l=0,9см, радиус анода r=0,95см, ²=0,98.

1. Собрать схему, изображенную на рис. 8.3. Цепь накала подключается к клеммам переменного напряжения 6.3В; R₁=6 Ом. Амперметр измеряет ток накала, миллиамперметр – анодный ток, вольтметр – анодное напряжение.

Рис.8.3. Схема экспериментальной установки

2. Изучить зависимость анодного тока от анодного напряжения, изменяя его от 0 до 100В через каждые 10В при токах накала 0.32, 0.34, 0.36 А.

3. Построить графики зависимости анодного тока от анодного напряжения в степени 3/2 (I_a=f(U_a^3/2)) при разных токах накала.

4. Проанализировать выполнение закона Богуславского – Ленгмюра.

5. По лучшему из графиков определить K и рассчитать величину удельного заряда электрона. Все расчеты выполнять в системе СИ.

При I_H = 0,4 А

UA (В)	0	5	10	15	20	25	30
IA (А)	0	0,00001	0,00002	0,00004	0,00006	0,00007	0,00008

При I_H = 0,35 А

UA (В)	0	5	10	15	20	25	30
IA (А)	0	0	0,00001	0,00002	0,00003	0,00004	0,00004

Строим графики зависимости анодного тока от анодного напряжения при разном токе накала.

При I_H = 0,4 А

Ua3/2 (В)	0	11,18	31,623	58,095	89,443	125	164,317
IA (А)	0	0,00001	0,00002	0,00004	0,00006	0,00007	0,00008

При I_H = 0,35 А

Ua3/2	0	11,18	31,623	58,095	89,443	125	164,317
IA	0	0	0,00001	0,00002	0,00003	0,00004	0,00004

Построим графики зависимости анодного тока от анодного напряжения в степени 3/2 (I_a=f(U_a^3/2)) при разных токах накала