Метод измерения и экспериментальная установка

В данной работе исследования проводятся на вакуумном диоде 2Ц2С с косвенным накалом.

Электроды диода имеют следующие параметры : радиус анода r_a=9,5 мм, b²=0,98, длина катода l=9 мм. Схема экспериментальной установки изображена на стенде.

Катод подогревается током накала с помощью выпрямителя. Источником анодного напряжения является стабилизированный выпрямитель ВС24М. Измерения анодного напряжения производятся многопредельным вольтметром, а анодного тока микроамперметром. Вольтамперные характеристики диода исследуются при напряжении на аноде от О до 50 В.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему согласно рисунку на стенде.

2. После проверки схемы лаборантом, включить источники тока накала и анодного напряжения.

3. Установить ток накала 1,3 А.

4. Напряжение анода установить равным нулю.

5. Произвести измерение анодного тока, предварительно выбрав необходимый предел измерения миллиамперметра.

6. Провести измерения вольт-амперной характеристики вакуумного диода в диапазоне напряжения на аноде от 0 до 50 В. В диапазоне от 0 до 10 В анодное напряжение измерить с шагом 1 В, в диапазоне от 10 до 50 В с шагом в 5 В. По мере увеличения анодного тока необходимо соответственно изменять предел измерения миллиамперметра.

7. Повторить измерения при токах накала 1,5 и 1,6 А. Результаты измерения занести в табл.1.

Обработка результатов эксперимента

Обработку результатов измерений можно произвести как вручную, так и с использованием ЭВМ. В первом случае результаты, полученные при измерениях вольт-амперной характеристики, изображаются в координатах Ia, Uа^3/2 в виде графика, с помощью которого находится тангенс угла наклона прямолинейных участков полученной зависимости:

Этот тангенс равен коэффициенту пропорциональности в законе трех вторых, что позволяет рассчитать удельный заряд электрона из выражения:

т.е.

При обработке результатов эксперимента с помощью ЭВМ «закон трех вторых» I_а=bU_a^3/2 запишем в другом виде, осуществив замену переменных:

Тогда формула для тока I_a примет вид:

В программе методом наименьших квадратов определяются значение коэффициента b, а также стандартное отклонение S. По найденному коэффициенту определяется теоретическая зависимость I_{a теор}=bx. Удельный заряд электрона рассчитывается из приведенного выше выражения для коэффициента пропорциональности. При обработке на ЭВМ необходимая информация вводится в машину в соответствии с запросами терминала. Результаты расчета для каждого значения тока накала выдают форме табл. 8.

Таблица2

Коэффициент наклона: b=

Стандартное отклонение: S=

Таблицу с экрана дисплея следует переписать в тетрадь с необходимым числом значащих цифр. Удельный заряд электрона е/т=... Далее повторяется ввод данных для следующего значения тока накала.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое вольт-амперная характеристика вакуумного диода (ВАХ)?

2. На каком участке ВАХ выполняется «закон трех вторых»?

3. Какое влияние оказывает пространственный заряд на движение
электронов в диоде?

4. Как изменится ВАХ вакуумного диода при увеличении тока накала?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сивухин Л.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1983. Т.3. Электричество, § 101.

2. Лабораторные занятия по физике. – М.: Наука, 1983.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики.-М.;- Высшая школа, 2000г.