_2-11

Цель работы: Ознакомится с одним из методов экспериментального определения удельного заряда электрона.

Приборы и принадлежности: цифровые вольтметр и миллиамперметр для измерения вольтамперной характеристики диода, амперметр для измерения накала диода, источники питания стабилизированные, панель с размещенной на ней лампой и электрическая схемой.

Теоретическое введение.

Анодный ток в зависимости от анодного напряжения (пока не достигнут ток насыщения) изменяется по закону трех вторых (закон Богуславского – Ленгмюра)

(1)

Где В – коэффициент пропорциональности, зависящий от формы и размеров электродов лампы, их взаимного расположения, от заряда и массы электрона

(2)

Где β – численный коэффициент, зависящий от отношения радиусов анода и катода лампы (r_A/r_B);

r_A – радиус анода;

l – длина катода лампы;

е/m – удельный заряд электрона;

ε₀ – электрическая постоянная.

(3)

- const.

Величина коэффициента обусловлена геометрическими размерами электродов лампы величиной постоянной. Константа с может быть вычислена, если известны r_A, l, β. Тогда формула (3) может быть представлена в простом виде:

,

Коэффициент с^’= (81/64)с

Определение удельного заряда электрона.

В работе удельный заряд электрона определяется по методике, которая основана на решении задачи о распределении потенциала и плотности тока в пространстве между двумя цилиндрическими электродами.

U_a=φ₂-φ₁

j=n₀eυ – плотность тока

r_a=0,9 мм

e=7 мм

β²=0,07

Для снятия вольт – амперной характеристики вакуумного диода установили ток накала 0,28 А . При нагревании катода ток накала изменяется во времени, поэтому измерения мы начали после пяти минутного прогрева катода.

В анодной цепи для плавной регулировки анодного напряжения установлен многооборотный потенциометр. Изменение анодного напряжения провели от 1 до 10 В.

После окончания первой серии измерений провели серию измерений с током накала 0,3 А.

Значение анодного тока записали в две таблицы (вторая таблица аналогично первой).

Ток=0,28 А I^ая таблица

Iн	№ п/п	Ua	Ja	Ua3/2	B	, Кл/кг-1
0.28	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0 1.89 5.42 9.25 13.28 17.63 23.57 29.95 36.23 42.53 47.86	0 1 2.83 5.20 8 11.18 14.70 17.52 22.63 27 29.62

График зависимости анодного тока от анодного напряжения с током накала 0,28А:

Найдем коэффициент В:

.

Ток=0,3 А II^ая таблица

Iн	№ п/п	Ua	Ja	Ua3/2	B	e/m*1015
0.3	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0 2.41 5.56 9.56 13.71 18.60 24.62 30.81 37.48 43.95 50.27	0 1 2.83 5.20 8 11.18 14.70 17.52 22.63 27 29.62

График зависимости анодного тока от анодного напряжения с током накала 0,30А :

Вывод: Экспериментальным путем установлено значение удельного заряда электрона с током накала 0,28 и 0,3. Табличное значение удельного заряда электрона равно е/m_e=(1.7588047±0.0000049)*10¹¹ Кл*кг^-1.Причинами, повлиявшими на точность определения удельного заряда предложенным в работе методом, стали: точность измерения вольтамперной характеристики диода, недостаточное количество экспериментальных точек.