Описание экспериментальной установки

Рис. 2

Экспериментальная установка (рис. 2) включает в себя экспериментальный макет и, подключаемый к нему, магазин сопротивлений R. Анодная цепь лампы, установленной в макете, состоит из микроамперметра и магазина сопротивлений, с помощью которого регулируют задерживающую разность потенциалов U. В цепи накала электронной лампы имеются резисторы R_н1, R_н2 и переключатель Кл, позволяющие дискретно менять мощность накала, и, соответственно, температуру катода электронной лампы. Напряжение от сети подается в цепь накала через понижающий трансформатор.

Порядок выполнения работы

1. Зарисовать таблицу

2. Подключить магазин сопротивлений к макету. Установить внешнее сопротивление R магазином сопротивлений 10 кОМ.

3. Включить макет в сеть 220 В и установить необходимый ток накала I_н электронной лампы с помощью переключателя К_л. Дать возможность лампе прогреться (при выходе на установившийся тепловой режим через окошечко в макете наблюдается светящийся термокатод, ток в анодной цепи лампы перестаёт расти).

4. Меняя внешнее сопротивление R в необходимых пределах (следить, чтобы стрелка микроамперметра не зашкаливала!), снять зависимость I_a от R (для 8-10 значений внешнего сопротивления). Данные рекомендуется занести в таблицу.

Таблица

№	Iн, А	R, Ом	Ia  10-6, А	U= Ia(R+R), В	lnIa
1 2 … 10

5. При определении U учесть сопротивление микроамперметра R_ (R_ указано на приборе). R_ =2,5 кОм.

5. Повторить эксперимент для двух других значений токов накала. Данные занести в таблицы аналогичные приведенной.

Обработка результатов измерений

1. Для трех различных токов накала в одной системе координат построить графики зависимости lnI_a=f (U). Убедиться в линейности графиков, т.е. в справедливости максвелловского распределения термоэлектронов по скоростям. При построении графиков рекомендуется использовать метод наименьших квадратов.

2. Учитывая, что угловые коэффициенты линеаризованных зависимостей в данной работе равны , а также используя табличные значения постоянных е и k, вычислить три различные температуры катода Т, соответствующие трём различным токам накала электронной лампы.

3. Используя формулы метода наименьших квадратов для расчета погрешностей коэффициентов линейной зависимости, оценить погрешности в определении температуры катода.

4. Определить среднеквадратичную, среднюю и наиболее вероятную скорости электронов для одного из найденных в работе значений температуры.

Контрольные вопросы

1. Как определить наиболее вероятную, среднюю и среднеквадратичную скорости молекул идеального газа из распределения Максвелла по скоростям?

2. Каковы формулы для среднеквадратичной и наиболее вероятной скоростей идеального газа, позволяющие найти эти скорости по известной температуре газа?

3. Каков вид распределения Максвелла по абсолютным значениям скорости и по проекциям скорости на ось х?

4. Какой вид имеет рабочая формула в данной работе ? Запишите ее.

5. В каких переменных строится график в данной работе?

6. Что служит причиной возникновения тока в анодной цепи?

7. Каким образом можно изменять задерживающую разность потенциалов при заданном напряжении накала?

8. Изменяется ли величина задерживающей разности потенциаловпри изменении напряжения накала? Почему?

9. Каким образом изменяют температуру катода в данной работе?