II. Определение работы выхода

1. Отключить нить накала катода от анода (удалить провод, соединяющий точки 3 и 5).

2. Установить источник питания накала в режиме – “ПОСТ”. Анодное напряжение U_А установить в пределах 100  110 В (измерив его верхним мультиметром: точки 0^’ и 6). Записать установленное значение напряжения U_А.

3. Подключить верхний мультиметр к анодным резисторам, общий вход мультиметра «COM» к точке 4, а вход «V  mA» к точке 6.

4. Изменяя ток накала I_Н, величину которого показывает миллиамперметр на установке (предел шкалы – 200 мА, а цена деления – 10 мА), ручкой «U_Н» от 85 до 115 мА через 5 мА и заполняя таблицу 9.2 (см. стр. 8), измерить:

- напряжение U₀ на резисторе R₀;

- напряжение на катоде U_К;

- падение напряжения на аноде U_4-6;

• рассчитать сопротивление катода R_К по формуле (9.6).

П р и м е ч а н и е. Измерение U₀ и U_К следует проводить нижним мультиметром поочередно, как и в предыдущем опыте:

• U_К , устанавливая мультиметр на предел 2 В (2000 мВ);

• U₀ , устанавливая мультиметр на предел 20 В;

Измерение U_4-6 начинать проводить, установив верхний мультиметр на предел 200 мВ, а затем, по мере увеличения U_4-6, переключать прибор при необходимости на более высокий предел (2000 мВ и т.д.). В том случае, когда падение напряжения U_4-6 превышает установленный предел измерения мультиметра, на индикаторе высвечивается « 1 ».

5. Рассчитать температуру катода:

Измерение температуры катода

В диапазоне температур 300 – 2500 К сопротивление катода линейно зависит от температуры

где и В – константы. Для вольфрама, например, В = 114 К. Однако нить накала изготовлена не из чистого вольфрама, а с добавками металлов (рений и др.), уменьшающих ее хрупкость, и температурный коэффициент сопротивления может быть иным. Для исследуемой лампы 1Ц 11П – В = 50 К. Измерив сопротивление R_К0 при комнатной температуре Т₀ и сопротивление R_К при неизвестной температуре Т, найти температуру катода:

. (9.7)

6. Анодный ток I_нас рассчитать, используя закон Ома:

, (9.8)

здесь R – результирующее сопротивление параллельно соединенных анодного сопротивления и мультиметра:

R_A = R_A1 + R_A2 = 100 + 10 = 110 кОм и

R_М = 1МОм,

99,1 кОм  100 кОм.

П р и м е ч а н и е. В формуле (9.8) числовое значение U_4-6 можно брать в мВ, а R в кОм (100), тогда значение тока насыщения I_нас будет получаться непосредственно в мкА.

7. Результаты представить в таблице 9.2.

8. Построить график зависимости = f . Выделить линейный участок (он соответствует изменению тока насыщения на 3 – 4 порядка) и по его наклону определить работу выхода (см. формулу (9.5)).

У к а з а н и е. По оси абсцисс рекомендуем выбирать масштаб: 0,1 единицы в 1-м или 2-х см (диапазон значений 10³/T на оси абсцисс должен размещаться на отрезке в 8-12 см): по оси ординат: 1 или 2 ед. в 1 см.

9. Сравнить полученный результат с табличным значением:

(А_вых [табл] = 1.1  1.3 эВ) и сделать вывод.

Таблица 9.2. U_A = _______B

Iн, мА	U0, В	UК, В	RК, Ом	Т, К	U4-6, мВ	Iнас, мкА
85
90
95
100
105
110
115

10. Ответить на следующие контрольные вопросы:

• Что называется работой выхода электрона из металла?

• Что такое двойной электрический слой? Как он влияет на работу выхода?

• Поверхностный скачок потенциала (понятие).

• Единицы измерения работы выхода.

• Что такое 1эВ?

• Метод определения работы выхода электрона из металла.