Опытная проверка распределения Максвелла: Методические указания к лабораторной работе № 6э по физике, страница 2

(4)

Относительное число электронов, преодолевших данное задерживающее напряжение , равно определенному интегралу от функции распределения , взятому в пределах от до (рис.3.).

(5)

Для экспериментального определения в пространстве между последней сеткой и анодом лампы создается такое ускоряющее поле, при котором для в анодной цепи течет ток насыщения . В этом случае все N электронов, покидающих катод за единицу времени, достигают анода, т.е. . При наличии задерживающего напряжения через первую сетку за единицу времени пройдет только электронов, и только эти электроны будут создавать анодный ток, т.е. в этом случае анодный ток . Следовательно,

(6)

Из этой формулы следует:

(7)

Рис.3. График функции.

Заштрихованная площадь численно равна доле электронов, обладающих радиальными скоростями

Таким образом, дифференцируя экспериментальную кривую , можно получить график экспериментальной функции распределения для равновесного электронного газа, локализованного в области между катодом и первой сеткой лампы (рис.4.).

Наиболее вероятная радиальная скорость электронов определяется из условия (3):

Откуда

(8)

Где – задерживающее напряжение, соответствующее максимуму зависимости от

Температура T электронного газа определяется из соотношений (8) и

Откуда

IV. Описание лабораторной установки

Схема электрической цепи установки изображена на рис.5. Измерения осуществляются посредством ЭВМ, которая устанавливает необходимое задерживающее напряжение между первой сеткой и катодом и определяет величину анодного тока I. Одновременно значения и I дублируются цифровыми приборами.

Перед началом измерения, по запросу на экране дисплея нужно задать значения максимального задерживающего напряжения и шага . Измерения будут выполняться при U=0, , . Кроме того, ЭВМ используется для обработки экспериментальных данных.

Общение с ЭВМ организованно в виде диалога.

В случае необходимости возможен и ручной режим измерения.

Перед выполнением работы необходимо убедиться в том, что программа введена в ЭВМ. (Ввод программы выполняется лаборантом заранее. Указания по включению ЭВМ и загрузке программы приведены в прил.1). Об этом свидетельствует заставка на экране. Этапы работы и распределение функций между выполняющим работу и ЭВМ представлены на рис.6. В ходе работы ЭВМ комментирует свои действия сообщениями на экране.

ВНИМАТЕЛЬНО СЛЕДИТЕ ЗА ИНФОРМАЦИЕЙ НА ЭКРАНЕ!

Приложение 1

Ввод программы в ЭВМ

1. Подключить электропитание к ЭВМ:

- Включить тумблер СЕТЬ на левой боковой панели ЭВМ;

- Включить тумблер СЕТЬ на задней панели печатающего устройства.

2. Нажать кнопку НАЧАЛЬНАЯ УСТАНОВКА на передней панели ЭВМ. В левом верхнем углу экрана должны появиться символы ':_', что означает готовность ЭВМ к работе.

3. Установить кассету с программой в кассетный накопитель и кратковременным нажатием кнопки ПЕРЕМОТКА включить перемотку магнитной ленты. Лента установится на начало записей программ.

4. После остановки ленты ввести в ЭВМ программу. Для этого нужно набрать на клавиатуре символы ВВОД П (“Л10.5”,) и нажать клавишу ПУСК. Признаком окончания ввода программы служит появление на экране символов ':_'.

Если на экране появится сообщение ОШИБКА 46 или ОШИБКА 52, необходимо повторить пункты 2,3,4.

При повторном появлении указанных сообщений вызвать дежурного инженера.

Повторное выполнение работы

Для выхода на начальный этап выполнения работы нажать последовательно клавиши: RESET и специальную клавишу (СК)II. В случае необходимости возможно:

- Прямой переход к выбору режима измерения – СК6;

- Вызов таблицы результатов – СК4;

- Вывод значений и T – СК5;

- Построение графика функции распределения – СК7;

- Печать результатов – СК14.

Титульный лист

СибГИУ

Кафедра физики