- •Лабораторная работа №8 проверка закона богуславского-ленгмюра для вакуумного диода и опредедение удельного заряда электрона
- •Краткая теория
- •1.1. Электрический ток в вакууме
- •1.2. Физические процессы в двухэлектродной лампе
- •1.3. Вольтамперная характеристика вакуумного диода
- •1.4. Закон Богуславского-Ленгмюра
- •1.5. Определение удельного заряда электрона
- •2. Порядок выполнения работы
- •3.Вывод
1.5. Определение удельного заряда электрона
В случае коаксиальных цилиндрических электродов формула (8.11) остается справедливой, однако коэффициент К, преобразуется к виду [1]
, (8.12)
где r – радиус анода, l – длина катода, β2 – коэффициент, зависящий от соотношения радиуса анода и катода. Для определения удельного заряда электрона (e/m) поступим следующим образом. Построим вольтамперную характеристику диода в координатах Ia=f(Ua3/2). В этом случае график зависимости имеет вид прямой линии, а угловой коэффициент будет определяться формулой (8.12). Тогда удельный заряд электрона может быть вычислен при помощи выражения
, (8.13)
где K – тангенс угла наклона экспериментальной прямой в координатах Ia=f(Ua3/2).
В реальных радиолампах ряд факторов приводит к отклонению от закона трех вторых, что приводит к погрешности при определении e/m:
начальные скорости эмиссионных электронов отличны от нуля; это приводит к перераспределению пространственного заряда и электрическое поле у катода не равно нулю;
существует контактная разность потенциалов анода и катода;
неэквипотенциальность катода (прямой накал);
асимметрия системы электродов;
наличие остатков газа в лампе.
2. Порядок выполнения работы
1. Собрали схему, указанную на рис. 8.3.
Рис. 8.3. Схема экспериментальной установки
Исследуемой вакуумной лампой служит трех электродная лампа ПМИ-2 с вольфрамовым катодом прямого накала. Анод в виде спирали и коллектор которой соединены.
2 . Изучили зависимость анодного тока от анодного напряжения, изменяя его от 0 до 20В через 1 В при токах накала 1,04; 1,1 и 1,14 А. Напряжение UA изменять от 0 до 20 В через 1 В. Полученные данные для каждого тока занесли в таблицу:
3. Построили графики зависимости анодного тока от анодного напряжения в степени 3/2 (Ia=f(Ua3/2)) при разных токах накала и проанализировать выполнение закона Богуславского-Ленгмюра.
Г рафик для тока накала 1,04 А:
Г рафик для тока накала 1,1 А:
Г рафик для тока накала 1,14 А:
4. Из графиков определили значение K и рассчитали величину удельного заряда электрона. Все расчеты выполнили в системе СИ.
По формуле: найдём удельный заряд для каждого случая:
3.Вывод
Таким образом мы изучили принцип действия вакуумного диода, провели экспериментальную проверку закона Богуславского-Ленгмюра построили графики для наглядного его проявления и увидели сходство с теоретическими графиками. Определили удельный заряд электрона, но теоретический и практический удельный заряд не сходится т.к. токи, протекающие через лампу очень малы и погрешность их измерений велика.