ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«БИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СОЦИАЛЬНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

Кафедра общей физики и методики обучения физике

ИНСТРУКЦИЯ

к лабораторной работе № 21

Электрический ток

в вакууме

Лабораторная работа №21

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ВАКУУМЕ

Инструкция по выполнению работы

Цель работы: Научиться разрабатывать экспериментальные установки, проводить опыты по теме «Электрический ток в вакууме».

Задание 1. Изучите по школьному учебнику тему «Электрический ток в вакууме» (10 класс). Повторите основные знания, которые должны быть усвоены учащимися в этой теме и выпишите в тетрадь формулировки суждений, относящихся к опытам, перечисленным в задании 3.

Задание 2. Изучите по описаниям и инструкциям следующие приборы:

1. демонстрационный диод;

2. демонстрационный триод;

3. электронно-лучевая трубка демонстрационная;

Задание 3. Разработайте принципиальные схемы и смонтируйте с помощью имеющихся приборов экспериментальные установки для следующих опытов:

1. явление термоэлектронной эмиссии;

2. необходимые условия для возбуждения тока в вакууме;

3. вольтамперная характеристика диода;

4. выпрямительное свойство диодов;

5. действие электроннолучевой трубки.

Задание 4. Подготовьтесь к проведению экспериментов с собранными ЭУ по следующему плану:

1. Цель эксперимента;

2. Разработка метода эксперимента;

3. Проектирование и конструирование ЭУ (или описание готовой ЭУ);

4. Составление плана проведения эксперимента;

5. Анализ полученных результатов;

6. Формулирование вывода из опыта;

7. Формулирование эмпирического вывода;

8. Теория эксперимента.

Задание 5. Подготовьте письменный отчет по выполнению лабораторной работы, включив в него:

1. Название работы; Цель работы;

2. Результаты выполнения задания №1 в форме таблицы:

Название опыта	Формулировки суждений

3. Краткое описание приборов, используемых в работе, в форме таблицы:

Название и рисунок прибора	Эксплуатационные характеристики и особенности (кратко)

4. Описание экспериментов по указанному в задании 4 плану с рисунками ЭУ.

Описания приборов, используемых в теме

Д емонстрационный диод (рис.1) представляет собой стеклянный баллон 1 цилиндрической формы диаметром 45 мм и высотой 90 мм, в котором находятся два электрода - катод 3 и анод 2. В баллоне создан высокий вакуум порядка 10^-6 мм рт. ст.

рис.1

Катод 2 прямого накала выполнен в виде тонкой вольфрамовой нити. Нить накала приварена к стойкам 4. Выводы от нити присоединены к двум зажимам 5, расположенным на изолирующем цоколе 6. К этим зажимам подводится электропитание для накала катода - напряжение около 4 В, ток 1,5-2 А.

Анод выполнен в виде диска из тугоплавкого металла диаметром 30мм. Для улучшения демонстрационных качеств лампы её баллон прозрачен, а гетер, вызывающий затемнённость, расположен лишь в нижней части баллона. Кроме того, достаточное расстояние (порядка 10 мм) между анодом и катодом позволяет чётко рассмотреть электроды лампы и вакуумный промежуток между ними. Вывод от анода завинчивается сверху баллона винтовым зажимом 7 для подключения прибора в цепь. Для удобства проведения демонстрационный диод имеет в нижней части опорный стержень 8, который ввинчивается в цоколь и устанавливается на нём в стойке 9. Для улучшения видимости целесообразно проецировать диод на экран. Прибор укрепляется в рейтере проекционного аппарата перед конденсором. При помощи объектива и опорной призмы получают отчётливое прямое изображение.

Демонстрационный триод (рис.2) выполнен, как и диод, в виде стеклянного прозрачного баллона 1 с цоколем 7, и стержнем 5 для установки прибора на подставке 6 или в рейтере проекционного аппарата.

Воздух из баллона выкачан до высокого вакуума (разряжение 10^-5 мм рт.ст.). Катод 4 прямого накала, как и у диода, имеет вид спирали, рассчитанной на ток не более 3А при напряжении 6,3 В. Концы от катода выведены на цоколе на клеммы 8.

Рис.2

Анод 2 представляет собой электрод, укреплённый на металлической ножке, который заканчивается клеммой, выведенной на верх баллона. Между катодом и анодом помещается третий электрод - сетка 3. Концы сетки выведены на цоколь баллона.

Напряжение анода не более 250 В. Ток анода не менее 0,5 мА. Запирающее отрицательное напряжение на сетке не более 50 В.

Трубка электронно-лучевая демонстрационная (рис.3а) позволяет получить узкий сфокусированный пучок электронов и управлять этим пучком, а также показать основные свойства электронных пучков: возбуждение люминофоров, прямолинейное распространение, отклонение в электрическом и и магнитном полях.

Рис.3а Рис.3б

Основной частью прибора служит электронно-лучевая трубка “ЛО709 А”, смонтированная на вертикальной подставке. Выводы от отклоняющих пластин сделаны на баллоне трубки, от электродов электронного прожектора сделаны к пяти штырькам на цоколе трубки. Поэтому при объяснении устройства трубку легко можно вынуть из подставки.

Подставка имеет пять гнезд для включения штырьков цоколя трубки, два зажима для подключения источника тока напряжением 6,3 В и дополнительное (гасящее) сопротивление, включенное в цепь накала (для питания накала трубки требуется 2,5 В).

На анод электронного прожектора подаётся 400 В.

Принципиальная схема прибора показана на рисунке 3б