Методика експерименту

Вимірюючи у досліді залежність струму насичення від температури, можна визначити роботу виходу для даного металу.

У даному випадку для визначення роботи виходу використовується метод прямих Річардсона.

Пояснимо ідею методу.

Для цього прологарифмуємо рівняння (5.2):

(5.3)

У десятичних логарифмах матимемо:

(5.4)

Оскільки lge = 0,43, матимемо:

(5.5)

У такому вигляді рівняння є зручним для експериментальної перевірки.

Графік залежності від - це пряма лінія з кутовим коефіцієнтом . Визначивши тангенс кута нахилу прямої до осі абсцис, знайдемо роботу виходу

А_вих= · tgα/0,43. (5.6)

Для побудови графіка необхідно знати густину анодного струму насичення і температуру катода. Температура визначається таким чином. Підводимо до катода потужність, що витрачається у вакуумній лампі в основному на теплове випромінювання. Для вольфраму була експериментально визначена залежність температури катода від джоулевої потужності, що витрачається на його розігрів. На графіку (рис.5.7) показана залежність температури катода від потужності розігріву. За цим графіком, знаючи потужність, що підводиться до катода, можна визначити його температуру.

Рис.5.7

Порядок виконання роботи

1. Підімкнути касету ФПЕ-06 під'єднувальним кабелем до джерела живлення. Амперметр на панелі джерела живлення служить для контролю струму розжарення. Максимальне значення струму не повинно перевищувати 2,2 А. Плавне регулювання напруги розжарення здійснюється через регулятор, що знаходиться під амперметром. Напруга розжарення U_р виміряється вольтметром V₂, який під'єднується до тих клем на панелі джерела живлення, на яких вказана напруга 2,5 …4,5 В. Вольтметр на панелі джерела струму вимірює анодну напругу, яка регулюється за допомогою ручки регулятора, що знаходяться безпосередньо під вольтметром.

Для вимірювання анодного струму використовується амперметр РА, який підімкнуто до клем μА касети ФПЕ-06. Амперметр повинен працювати в режимі міліамперметра, вимірюючи струм до 20 мА.

2. Установити напругу розжарення 3,5 В і, збільшуючи анодну напругу U_а з кроком 10В, щоразу фіксувати значення анодного струму І_а, тобто зняти вольтамперну характеристику - ВАХ. Вимірювання анодного струму і анодної напруги проводити доти, доки не буде досягнуто насичення струму, тобто коли анодний струм припинить практично рости. Значення анодного струму і анодної напруги занести до табл. 5.1.

3. Проробити виміри за п.2 для п'яти значень напруги розжарення U_р в інтервалі від 3,5 до 4,5 В.

4. Для кожного значення напруги розжарення U_р побудувати ВАХ і визначити струм насичення І_нас.

5. Для усіх значень U_р за даними табл. 6.1 розрахувати потужність Р_р, що виділяється на катоді

Р_р= І_р· U_р,

а також потужність, що приходиться на одницю площі катода Р_р/l · d. Тут І_р сила струму у колі розжарення катода, l = 32 мм, d = 0,11 мм.

6. За графіком (рис.5.7) визначити температуру катода.

7. Розрахувати густину анодного струму насичення j_нас =І_нас / S (S для даної лампи дорівнює 11 ·10^-6 м²) і відношення .

8. Усі отримані дані занести до табл. 5.2.

9. На міліметровому папері побудувати графік залежності від .

10. Визначити роботу виходу електрону з вольфраму за формулою (5.6).

11. Визначити емісійну сталу В, логарифм якої дорівнює ординаті точки перетину графіка з віссю ординат (див. 5.5).

12. Розрахувати похибку виміру за правилом графічної обробки результатів вимірювань у фізичній лабораторії (див. «Теорію похибок і обробки результатів вимірювань у фізичній лабораторії»).