Экспериментальная часть Приборы и оборудование

ИП – источник питания,

ФПЭ-06 – модуль “Определение работы выхода”,

PV – вольтметр (прибор Ф-214 1/2),

PA – амперметр (прибор Ф-214 1/4).

Методика измерений

Измеряя на опыте зависимость тока насыщения от температуры, можно определить работу выхода для данного металла. В нашем случае для определения работы выхода используем метод прямых Ричардсона. Поясним идею метода.

Для этого прологарифмируем уравнение (4.2):

(4.3)

Г рафик зависимости от является прямой линией с угловым коэффициентом .

Определив тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс, рассчитаем работу выхода:

(4.4)

Для построения графика необходимо знать плотность анодного тока насыщения j_нас и температуру катода. Температуру рассчитаем следующим образом. Подводимая к катоду мощность расходуется в вакуумной лампе в основном на тепловое излучение. Для вольфрама была экспериментально определена зависимость температуры катода от расходуемой на его нагрев джоулевой мощности, приходящейся на единицу площади поверхности катода. На графике (рис. 4.8), который прилагается к работе, приведены результаты этих измерений. По этому графику, зная мощность, подводимую к катоду, можно определить его температуру.

Экспериментальная установка

Э лектрическая схема для проведения опыта представлена на (рис. 4.6 и 4.7). В качестве диода в работе используется радиолампа с вольфрамовым катодом прямого накала. Нагрев катода осуществляется постоянным током. Амперметр и вольтметр в цепи накала служат для определения мощности, расходуемой на нагрев катода, что необходимо для определения температуры.

Порядок выполнения работы

Подключить модуль ФПЭ-06 соединительным кабелем к источнику питания. Амперметр на панели источника питания служит для контроля тока накала I_Н, максимальное значение которого не должно превышать 2,2 А. Плавная регулировка напряжения накала осуществляется ручкой, расположенной под амперметром. Напряжение накала U_Н измеряется вольтметром (PV), который подключается к тем клеммам на источнике питания, где указано напряжение 2,5–4,5 В. Вольтметр на панели источника питания измеряет анодное напряжение U_А, регулировка которого осуществляется ручкой на панели источника питания, расположенной непосредственно под вольтметром. Для измерения анодного тока I_Н используется амперметр, который подключается к модулю ФПЭ-06 к клеммам РА. Он должен работать в режиме миллиамперметра, измеряя ток до 20 mA.
Установить напряжение накала U_А равным 3,7 В и, увеличивая анодное напряжение в интервале от 10 до 100 В, через каждые 10 В записывать значение анодного тока в табл. 6.1.
Провести измерения (пункт 2) для следующих значений напряжения накала: 3,9; 4; 4,2; 4,3 В.
Для каждого значения тока накала построить вольт-амперную характеристику и точку перегиба полученной кривой считать точкой насыщения.
Для всех значений напряжения накала рассчитать мощность, выделяемую на катоде, по формуле, а также мощность, приходящуюся на единицу площади катода. Для данной лампы площадь поверхности катода принять S_Н=3,5210^-2 см².
По графику (рис. 4.8) зависимости температуры катода от расходуемой на его нагрев мощности определить температуру катода для каждого значения мощности нагрева.
Рассчитать плотность анодного тока насыщения по формуле , принять S=1110^-6 м².
Все полученные данные занести в табл. 4.2.
Построить график зависимости от 1/Т, откладывая по оси абсцисс 1/Т, а по оси ординат - .
Определить тангенс угла наклона полученной прямой к оси абсцисс и рассчитать работу выхода по формуле (4.4).
Рассчитать погрешность измерений по правилу графической обработки результатов измерений.