Метод измерения работы

Измеряя на опыте зависимость тока насыщения от температуры, можно определить работу выхода для данного металла.

В нашем случае для определения работы выхода используем метод прямых Ричардсона. Поясним идею метода.

Для этого прологарифмируем уравнение (6.2):

(6.3)

Переходя к десятичным логарифмам, находим

(6.4)

Подставляя lge=0,43, имеем

(6.5)

Такой вид уравнения удобен для его экспериментальной проверки.

График зависимости от является прямой линией с угловым коэффициентом 0,43 А_вых/К. Определив тангенс наклона прямой к оси абсцисс, рассчитываем работу выхода:

(6.6)

Для построения графика необходимо знать плотность анодного тока насыщения и температуру катода. Температуру рассчитаем следующим образом. Подводимая к катоду мощность расходуется в вакуумной лампе в основном на тепловое излучение. Для вольфрама была экспериментально определена зависимость температуры катода от расходуемой на его нагрев джоулевой мощности, приходящейся на единицу площади поверхности катода. На графике, который прилагается к работе, приведены результаты этих измерений. По этому графику, зная мощность, подводимую к катоду, можно определить его температуру.

Приборы и оборудование

1. ИП - источник питания;

2. ФПЭ-06 – модуль (ток в вакууме)

3. PV – вольтметр (DIGITAL MULTIMETER M890G).

4. РА – миллиамперметр (MULTIMETER ЛРРЛ 205)

Электрическая схема для проведения опыта представлена на рис. 6.5 и 6.6. В качестве диода в работе используется радиолампа с вольфрамовым катодом прямого накала. Нагрев катода осуществляется постоянным током. Амперметр и вольтметр в цепи накала служат для определения мощности, расходуемой на нагрев катода, что необходимо для определения температуры.

Порядок выполнения работы

1. Подключить модуль ФПЭ-06 соединительным кабелем к источнику питания (ИП на рис. 6.5). Амперметр на панели источника питания служит для контроля тока накала , максимальное значение которого не должно превышать 2,2 А. Плавная регулировка напряжения накала осуществляется ручкой, расположенной под амперметром.

Напряжение накала измеряется вольтметром (PV), который подключается к тем клеммам на источнике питания, где указано напряжение 2.5 – 4.5В.

Рис. 6.5. Схема подключения модуля ФПЭ-06 к источнику питания ИП.

Рис. 6.6 Электрическая схема установки для измерения анодного тока .

Вольтметр на панели источника питания измеряет анодное напряжение , регулировка которого осуществляется ручкой на панели источника питания, расположенной непосредственно под вольтметром.

Для измерения анодного тока используется миллиамперметр (РА), измеряя ток до 20 мА.

2. Установить напряжение накала 3,7 В и, увеличивая анодное напряжение от 10 до 100 В через каждые 10 В, записать значения анодного тока в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Uа,В		Ia, mA
	Iн=1,4 А Uн=3,7 В	Iн =… Uн=3,8 В	Iн = … Uн=3,9 В	Iн = … Uн=4,0 В	Iн = … Uн=4,1 В	Iн = … Uн=4,2 В	Iн = … Uн=4,3 В
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100

3. Провести измерения (пункт 2) для 4-5 любых значений напряжения накала в интервале от 3,7 до 4,3 В.

4. Для каждого значения тока накала построить вольт-амперную характеристику и точку перегиба полученной кривой считать точкой насыщения.

5. Для всех значений напряжения накала рассчитать мощность, выделяемую на катоде, по формуле , а также мощность, приходящуюся на единицу площади поверхности катода. Для данной лампы площадь поверхности катода принять S_n=3,52 10^-2см².

6. По графику (рис.6.7) зависимости температуры катода от Р/ S_n определить температуру катода для каждого значения мощности нагрева.

Рис. 6.7 График зависимости температуры катода от .

7. Рассчитать плотность анодного тока насыщения по формуле , принять S=11 10^-6 м².

8. Все полученные данные занести в табл. 6.2.

Таблица 6.2

N n/n	Iнас, мА	IH, A	, B	Р/ Sn, Bт/см2	Т, К	1/Т	jнас, mA/m2	jнас/T2

9. Построить график зависимости от 1/Т, откладывая по оси абсцисс 1/Т, а по оси ординат - .

10. Определить тангенс угла наклона полученной прямой к оси абсцисс и рассчитать работу выхода по формуле (6.6).

11. Рассчитать погрешность измерений по правилу графической обработки результатов измерений.