Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Вольт – амперные характеристики лампы.

Теоретическое введение.

В металле при нормальной температуре имеется некоторое количество электронов, энергия которых достаточна для того, чтобы преодолеть потенциальный барьер, имеющийся на границе металла, и покинуть его поверхность. При повышении температуры металла число таких электронов резко возрастает и делается вполне заметным. Выход электронов из металла вследствие нагревания последнего называется термоэлектронной эмиссией. Величина же энергии, которую необходимо сообщить электрону для того, чтобы он покинул поверхность металла, от состояния поверхности, в частности, от ее чистоты (подобрать надлежащим образом покрытые поверхности, можно сильно снизить работу выхода, например оксидированием чистого металла).

В данной работе, используя метод прямых Ричардсона, предлагается определить работу выхода электрона из чистого металла и по ее величине указать название метала, используя справочник.

Исходя из квантовых представлений, Дешман в 1923 г. получил для тока насыщения следующую формулу:

                                                   (1)

Где Т – абсолютная температура катода; К – постоянная Больцмана; А – константа, не зависящая от рода металла.

Формулу (1) можно записать в виде , так как , где S – площадь катода.

Прологарифмируем это выражение:  или

                                   ,     где       (2)

Работа выхода электрона из металла практически не зависит от температуры, ее можно считать величиной постоянной, и, следовательно,  является функцией от 1/Т . График зависимости  представляет прямую линию, угловой коэффициент которой равен . Построив график зависимости  от 1/Т и определив коэффициент этой прямой, можно найти работу выхода:

                          (3), где (4)

Рассмотренный метод называется методом прямых Ричардсона.

 

Таблица №1 – измерение анодного тока Ja до получения тока насыщения.

I1

I2

I3

I4

JH=1,15

UH=3,0

JH=1,2

UH=3,2

JH=1,25

UH=3,4

JH=1,3

UH=3,7
Ua, B Ja, mA   Ua, B   Ja, mA   Ua, B   Ja, mA   Ua, B   Ja, mA
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45   0,005 0,282 0,298 0,305 0,310 0,314 0,317 0,320 0,322 0,325 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0,008 0,491 0,547 0,560 0,568 0,574 0,579 0,584 0,588 0,592 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0,012 0,762 1,025 1,048 1,064 1,076 1,086 1,095 1,102 1,110 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0,017 1,118 2,049 2,123 2,159 2,184 2,206 2,223 2,239 2,254

 

Провели измерения анодного тока Ja  до получения тока насыщения и записали полученные значения в таблицу №1. Повторили измерения для нескольких значений тока накала. Построили на одной из координатных сетке вольт – амперные характеристики лампы, используя данные таблицы №1 для различных токов накала.

Вольт – амперные характеристики лампы.

Ja, mA
Ua, B

 

Вычислили по величине тока и напряжения накала мощность Р (Р = JН · UН), потребляемую катодом, разделить ее величину на площадь катода S=0,05 cм2 и по табличным данным определили температуру накала, соответствующую каждому из четырех токов накала. Значение Р/S, Т и токи насыщения записали в таблицу №2.

 

Таблица №2 – Значение Р/S, Т и токи насыщения.

№ Р/S·104, Bт/м2 Т, К 1/Т·10-4, К-1 1/Т2·10-7, К-2 Jнас, мА Jнас/Т2·10-7, мА/К2 ln(Jнас/Т2)
1 82,8 2050 4,9 2,38 0,325 0,77 -16,4
2 93,6 2120 4,72 2,22 0,595 1,32 -15,8
3 102,5 2170 4,61 2,12 1,110 2,36 -15,3
4 117,0 2190 4,57 2,09 2,255 0,47 -16,9

 

Используя данные таблицы №2, построили два графика: график зависимости тока насыщения от температуры накала ; график зависимости

График зависимости тока насыщения от температуры накала

Jнас, мА
T, K

График зависимости

T-1-10-4(K-1)

По графику можно найти тангенс угла α:

Теперь можно найти работу выхода по формуле:

По табличными данными мы получили металл – титан(его работа выхода, по табличным данным, равна 3,92).

 

 

Вывод: Изучили явления термоэлектронной эмиссии и смогли определить работу выхода электрона из металла. Работа выхода электрона из металла практически не зависит от температуры, ее можно считать величиной постоянной, и, следовательно,  является функцией от 1/Т . График зависимости  представляет ломаную, угловой коэффициент которой равен . Построив график зависимости  от 1/Т и определив коэффициент этой прямой, смогли найти работу выхода(метод прямых Ричардсона).










Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 184.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...