Изучение явления термоэлектронной эмиссии с помощью вакуумного диода (Лабораторная работа № 6), страница 4

 равен     , а первый интеграл в (6-15) может быть вычислен после внесения        под знак дифференциала и равен  .           Учитывая значенияинтегралов, входящих в (6-15), получаем закон Ричардсона-Дешмена

                                                                                (6.16)

Где А==. Выражение (6.16)  определяет полную плотность электрического тока из электронного облака через поверхность катода. Поскольку электронное облако находится в динамическом равновесии с электронным газом внутри катода, то такой же электрический заряд пересикает поверхность катода в обратном направлении. Так как при больших значениях анодного напряжения все электроны, испускаемые катодом, достигают анода, то формула (6.16), характеризующая испускательную способность катода, одновременно даёт зависимость тока насыщения от температуры. Пири этом анодного тока связана с плотностю тока насыщения соотношенем

Где S- площадь катода. Логарифмируя  (6.16), получаем

                                                                           (6.17)

   Согласно выражению (6.17)  зависимость между величинами     и I/T является прямо пропорциональной . Построив график зависимости  можно убедиться в справедливости формулы Ричардсона-Дешмена. Измерение тангенса угла наклона прямой позволяет определить работу выхода электрона из катода (см. рис. 6.8) 

                                                                               (6.18)

ПРИБОРЫ И ПРЕНАДЛЕЖНОСТИ.

Касета фпэ-06, Источник питания, цифровой вольтметр (милиамперметр).

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ.

На рисунке 6ю9 представлена электрическая схема установки. Принцип работы установки основан на явлениях, возникающих в электровакуумной лампе ЧЦ14C, в определении работы  выхода электрона  из вольфрама по ВАХ. Регулировка и контроль необходимых параметров выполняется с помощью источника питания и цифрового вольтметра, подключённых к рабочей касете согласно схеме.

 Диапазон накальных напряжений (2.5-4.5)В, анодпое напряжение (12-100)В, ток накала можно измерять потенциометром источника питания(2.5-4.5)В, в пределах (1.2-1.75)А.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ.

1. Измерьте цифровым прибором сопротивление нити накала лампы ЧЦ14C при комнатной температуре  .

2. Подключите к разъёму кассеты ФПЭ-06 кабель, идущий от источника питания, подключить миллиамперметр к выходнымгнёздам XI, X2 (“РА”).

3. Снимите ВАХ диода, изменяя анодное напряжение потенциометромисточникапитания (12-120)В для трёх значений тока накала (1.5+1.75)А. При этом измеряйте напряжение накала. Анодный ток фиксируйте через 0.01 мА включая область насыщения.

4. Постройтеграфик зависимости  на основе показаний п.3 и из них определите     (см. рис. 6-4).

5. Используя формулу 6-13 определите удельный заряд электрона. При этом R/l  =0.23.

6. Для трёх значений тока накала рассчитайте I/T и .

Температуру катода можно определить по формуле                                         где    - комнатная температура,   1/град.

7. Постройте график     , убедитесь в его линейности. По формуле 6-18 определите работу выхода электрона из вольфрама                   . Можно также воспользоваться формулой 6-17 для расчёта работы выхода А.

8. Оцените точность полученого на эксперименте значения работы выхода.

ПРИМЕЧАНИЕ.

Для лампы ЧЦ14С диаметр нити накала  , длинна .

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1.  Закон Богуславского-Ленгмюра.

2.  Определение удельного заряда электрона с помощью ВАХ вакуумного диода.

3.  Зависимость плотности тока насыщения от температуры.

4.  Определение работы выхода электрона с помощью соотношения Ричарда-Дешмена.

5.  От чего зависит ток насыщения?

6.  Методы измерения раоты выхода электрона из металла.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 6-1

Рис. 6-2

Рис. 6-3

Рис. 6-4

Рис. 6-5

Рис. 6-6

Рис. 6-8