З формули (5) видно також, що для одержання бiльшого струму необхiдно використовувати катоди iз матерiалiв з можливо меншою роботою виходу електронiв. Досвiд показав, що робота виходу електронiв iз оксидованих ( покритих окислами лужноземельних металiв ) та торiйованих (вольфрамових, покритих молекулярним шаром торію) катодiв значно менша, нiж робота виходу електронiв з чистих поверхонь металiв. Використовуються також барiєвi (W + Ba) та цезiєвi (W + Cs) катоди.
Опис експериментальної установки.
Величина струму через лампу залежить вiд температури катода та напруженостi електричного поля у лампi. При достатньо великих напруженостях, коли всi електрони, що виходять з катоду, потрапляють на анод, реалiзується режим протiкання струму насичення. Напругу на анодi Ua та температуру катода можна змiнювати за допомогою блокiв живлення сталого струму.
Температуру катода рекомендується знаходити, по залежностi струму насичення емiсiї катода вiд температури катода вiдповiдно з графiком на мал.4.
Для пiдрахункiв вважати ефективний дiаметр дроту катода d=2.0 мм, а його довжина l = 1.0 см. Необхідно брати до уваги, що в режимi насичення струм емiсiї катода дорiвнює анодному струмовi.
Мал.3
Виконання роботи.
1. Зiбрати схему, зображену на мал. 3 для лампи 1Ц11П.
2. Вивчити залежнiсть анодного струму вiд анодної напруги, змiнюючи напругу на дiодi Ua в межах 0-30 В, користуючись блоком живлення сталого струму.
3. Намалювати графiк цiєї залежностi для трьох значень струму розжарення, виходячи на режим струму насичення.
Не допускати перегрiву катода!
Струм розжарення не повнний перевищувати 200 mA! А напруга розжарення, що безпосередньо подається на катод не повннна перевищувати 1.2 B !
4. Обчислити роботу виходу Аj. З формули (5) можна отримати
. (6)
Оскільки lnT змiнюється дуже повiльно порiвняно з 1/T, то можна скористатися наближенням
lnT = Const. Тодi
(7)
Це означає, що на графiку залежностi lnjS вiд оберненої величини абсолютної температури катода 1/T треба одержати пряму лiнiю. Тангенс кута нахилу цiєї прямої буде дорiвнювати Аj/k. Замiсть густини струму jS можна брати величину струму насичення IS, причому в будь-яких одиницях.
5. Записати Аj у електронвольтах та порiвняти з роботою виходу для iнших металiв, користуючись довідниковою літературою. Оцiнити похибку в визначенні Аj.Вивчити залежність сили анодного струму I вiд анодної напруги Ua для рiзних струмiв розжарення на нелiнiйнiй дiлянцi вольтамперної характеристики дiода, користуючись схемою на мал. 3. Побудувати графiки I(Ua).
6. З отриманих графiкiв знайти середнє значення кутового коефiцiєнта x, який входить до формули (4).
7. Обчислити величину питомого заряду електрона, користуючись формулою
, (8)
яка записана в системi СГСЕ. При цьому для лампи 1Ц11П вважати, що параметр b = 4.28, радіус анода R = 0.7 см, ефективна довжина анода L = 1.0 см.
Намалювати залежнiсть сили анодного струму вiд температури для сталого значення анодної напруги.
Контрольнi запитання.
1. Якi види емiсiї електронiв з металу Вам вiдомi ?
2. Що таке робота виходу ?
3. Виведiть закон Богуславського - Ленгмюра у випадку плоских електродiв.
4. Чому утворюється потенцiальний бар’єр на межi метал-вакуум ?
5. Якi фiзичнi процеси вiдбуваються на рiзних дiлянках вольтамперної характеристики лампи ?
6. Як залежить вольтамперна характеристика лампи вiд температури катода ?
7. Що таке струм насичення ? Як вiн залежить вiд температури катода i чому ?
8. Чому у вакуумному дiодi може iснувати анодний струм навiть тодi, коли на анод подано невеликий вiд’ємний потенцiал ?
9. Які інші методи вимірювання роботи виходу електронів Ви знаєте?
Залежність натурального логарифма густини
струму насичення 
від температури катода T
Мал. 4
Додаткова інформація 1)
, де 
- відстань
між катодом та анодом, 
- анодна напруга. У
цьому випадку зміна напруженості електричного поля, швидкості електронів та
густини об’ємного заряду описується наступними формулами:
,
,
, де x – відстань до катода.
У випадку, коли початковою швидкістю електронів не можна знехтувати, густина струму насичення задається формулою:
- потенціал відносно катода в
точці 
, де знаходиться мінімум
потенціалу.
, де
- довжина анода, 
- радіус анода в см, 
- радіус катода, параметр 
визначається за формулою:
Для 
складені таблиці, які приведені
в наступних роботах: Longmuir, Phys. Rev.,
21, 435(1923); Longmuir, Blodgett, Phys. Rev., 22, 347(1923)
Зміна напруженості електричного поля, швидкості електронів та густини об’ємного заряду описується наступними формулами:
,
,
, де r – відстань до катода.
1) Основные формулы физики. под ред Д. Мензела , Москва, ИЛ, 1957, 657с.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.