Методика выполнения работы

Определите потенциалы возбуждения атомов ртути путем вольтамперной характеристики при различных температурах. Для этого выполните следующие действия.

1. Включите компьютер. Зайдите в систему под учетной записью «Student».

2. Включите установку, нажав тумблер «Сеть» на задней панели блока питания и управления. Нажатием кнопки «Function» (рис.5, поз.1)выберите управление с компьютера – должны загореться светодиод у надписи «PC» на передней панели блока питания и надпись «PC» на его дисплее (рис.5, поз.2).

3. Откройте программу «Measure».

4. В контекстном меню «Прибор» выберите пункт «Эксперимент Франка-Герца (ЭФГ)».

5. Откроется окно управления параметрами эксперимента (рис.7).

Рис.7. Окно управления параметрами эксперимента.

6. В разделе «Режим» выберите «Автоконтроль».

7. В разделе «Каналы» выберите (поставьте галочку) «ток I_А», «Т_акт температуру», «напряжение U₂» и «напряжение U_H».

8. В разделе «Параметры» установите «Падение напряжения» 60 В и «напряжение U_H» 6,3 В. Значения «Напряжения U₂» (задерживающее напряжение) и «Т_акт температуры» изначально устанавливается в пределах от 0 до 3 В и от 170 до 190 С соответственно, и в ходе эксперимента подбираются их оптимальные значения.

9. В разделе «Дисплей» выберите (поставьте галочку) U₁, U₂, U_H, I_А, Т_акт. Нажмите кнопку «Далее».

Рис.8. Окно контроля температуры

10. Появится окно контроля температуры, в котором выводится текущая и заданная температуры (рис.8).

Перед началом измерений все приборы прогреваются в течении 10 - 15 минут. Выход термостата на нужную температуру может занять большее время. На кожухе установки справа имеется ручка регулирования мощности нагрева, которую рекомендуется вращением по часовой стрелке вывести в крайнее положение (рис.4, поз.1). Следует подождать, чтобы текущая температура достигла заданной.

ВНИМАНИЕ! Корпус термостата, ручка для его переноса, крепежные болты и соединительные гнезда на передней панели прибора сильно нагреваются при длительном пользовании. Во избежание ожогов не прикасайтесь к ним. Под термостат рекомендуется поместить пластинку, предохраняющую поверхность рабочего стола от перегрева.

Максимальная температура (порядка 180 ⁰С) достигается в течение 10 минут. В результате данного процесса, особенно при первых включениях, происходит испарение летучих веществ. Рекомендованной является температура 175 ⁰С.

ВНИМАНИЕ! Строго рекомендуется избегать вдыхания образующихся паров.

Мощность для нагрева термостата можно регулировать, вращая ручку регулятора, расположенного сбоку. Поддержание заданной температуры происходит автоматически при помощи имеющегося внутри термостата биметаллического выключателя.

В том случае, если биметаллический выключатель не отключил нагреватель, когда температура превысила необходимую приблизительно на 5 ⁰С, ручку регулятора следует поворачивать против часовой стрелки до тех пор, пока биметаллический выключатель не отключит нагреватель (послышится звук щелчка). В случае необходимости регулировку необходимо проводить несколько раз, пока не будет достигнута нужная температура (приблизительно через 15 минут после начала нагревания). Погрешность поддержания температуры составляет ±15⁰С.

ВНИМАНИЕ! Снятие экспериментальных кривых рекомендуется производить при достигнутой необходимой температуре при выключенном термостате, т.к. скачки напряжения при включении или выключении биметаллического выключателя могут исказить ход кривой.

12. После этого откроются пять окон с параметрами измерений: Напряжения U₁, U_H­, ток I, температура Т и окно управления экспериментом (рис.9).

Рис.9. Окна с измерениями

При нажатии кнопки «Начать измерения» начнется автоматическое снятие вольтамперной характеристики (ВАХ). Если в процессе измерения появляется окно с ошибкой «Трубка зажжена», то установленные значения «Напряжения U₂» и «Т_акт температуры» были выбраны неверно, и их необходимо изменить. Для этого нажмите в окне ошибки кнопку «Да», появится график ВАХ для заданной температуры и напряжения U₂, закройте его и вернитесь к пункту 4.

13. По окончании измерений выводится график ВАХ для «Напряжения U₂» и «Т_акт температуры».

14. Для определения необходимых параметров ВАХ (напряжений, соответствующих максимумам и минимумам) следует воспользоваться программным инструментом «Выделить» .

15. Выделите на характеристике область, захватывающую один максимум и один минимум (рис.10).

Рис.10. График вольтамперной характеристики

Нажмите кнопку «Показать экстрим». При этом появится окно со значениями напряжения и тока для выбранных максимума и минимума. Результаты могут быть отображены на графике. Для этого поставьте галочку «Отобразить результат» и нажмите кнопку «Да». При этом результаты появятся на графике рядом с соответствующими максимумом и минимумом.

16. График с приведенными на нем параметрами тока и напряжения для максимумов и минимумов необходимо распечатать для последующей обработки и обсуждения. Для этого нажмите кнопку «Печать» . В появившемся окне «Печать» выберите пункт «Графика», в опциях поставьте «Подгонка по страницам». Нажмите кнопку «Установка». В появившемся окне «Настройка печати» выберите имя принтера, размер бумаги А4, альбомную ориентацию и нажмите кнопку ОК. Проконтролировать распечатываемое изображение можно поставив галочку «Предварительный» в окне «Печать».

Если при предварительном просмотре графика на нем присутствуют все необходимые параметры, распечатайте его, нажав кнопку «Да» в окне «Печать».

После распечатки графика определите и сравните значения потенциалов возбуждения атомов ртути на кривых, полученных с помощью экспериментальных вольтамперных характеристик при разных температурах, с их теоретическими значениями.