русс | укр

Языки программирования

ПаскальСиАссемблерJavaMatlabPhpHtmlJavaScriptCSSC#DelphiТурбо Пролог

Компьютерные сетиСистемное программное обеспечениеИнформационные технологииПрограммирование

Все о программировании


Linux Unix Алгоритмические языки Аналоговые и гибридные вычислительные устройства Архитектура микроконтроллеров Введение в разработку распределенных информационных систем Введение в численные методы Дискретная математика Информационное обслуживание пользователей Информация и моделирование в управлении производством Компьютерная графика Математическое и компьютерное моделирование Моделирование Нейрокомпьютеры Проектирование программ диагностики компьютерных систем и сетей Проектирование системных программ Системы счисления Теория статистики Теория оптимизации Уроки AutoCAD 3D Уроки базы данных Access Уроки Orcad Цифровые автоматы Шпаргалки по компьютеру Шпаргалки по программированию Экспертные системы Элементы теории информации

Експеримент


Дата добавления: 2015-09-15; просмотров: 1207; Нарушение авторских прав


Вимірювальна схема. Найпростіша принципова електрична схема установки для проведення досліду Франка – Герца показана на рис. 2

 

 

 

Основним елементом схеми є тиратрон – чотирьохелектродна лампа, заповнена досліджуваним газом (гелієм) при малому тиску. Електроди тиратрона мають осьову симетрію: катодом слугує нитка розжарення, а сітки та анод мають форму коаксіальних циліндрів. Нитка розжарення живиться від стабілізованого джерела живлення – БНС. Електрони, випущені катодом , потрапляють у прискорююче електричне поле між першою сіткою і катодом. Величина прискорюючої напруги регулюється потенціометром R1 і вимірюється вольтметром . Тиск газу в лампі підбирається таким, аби довжина вільного пробігу електронів була набагато більшою, ніж відстань від катода до сітки . За такої умови більша частина електронів проходить прискорююче поле без зіткнень з атомами і влітає в простір між сітками і з кінетичною енергією . У просторі між сітками, де електричного поля немає, відбувається зіткнення електронів з атомами. На другу сітку , яка розміщена в безпосередній близькості від анода, подається потенціал, який на невелику величину Uз нижчий за потенціал анода А.Тим самим у зазорі між цією сіткою та анодом для електронів створюється невелике гальмівне електричне поле. Затримуюча напруга Uз регулюється потенціометром і вимірюється вольтметром . Анодний струм вимірюється мікроамперметром .

Вольтамперна характеристика (ВАХ) тиратрона.

Проаналізуємо вигляд залежності анодного струму від прискорюючої напруги при постійний затримуючій напрузі Uз. Така залежність називається вольтамперною характеристикою (ВАХ). Вигляд ВАХ тиратрона показано на рис. 3. При зміні прискорюючої напруги від 0 до величини , яка визначається виразом (2), кінетична енергія електронів, із якою вони потрапляють в область між сітками, лишається недостатньою для збудження атомів. Через це зіткнення електронів з атомами, як відзначалося раніше, є пружними. При цьому змінюється тільки напрямок руху електронів, але не їхня кінетична енергія. Тому, з огляду на циліндричну форму анода, практично всі електрони, що проходять крізь сітку С1, потрапляють на анод. Отже зіткнення електронів із атомами не впливають на анодний струм, і ВАХ має типовий для електронних ламп вигляд - із збільшенням напруги струм зростає (ділянка 0 - а на ВАХ). Але коли напруга стане рівною чи трохи більшою, ніж , значна частина електронів почне стикатися з атомами газу непружно, віддаючи їм майже всю кінетичну енергію. Відтак ці електрони виявляються нездатними подолати затримуюче поле між сіткою й анодом і не потрапляють на анод. Через це анодний струм різко зменшується, й на ВАХ з’являється провал (ділянка аб). Але при подальшому збільшенні напруги U енергія, що залишається в електронів після зіткнення з атомами, теж збільшується і знову стає достатньою для подолання затримуючого поля. Тому струм знову зростає, аж доки прискорююча напруга не досягне величини (ділянка бв на рис. 3). При такій напрузі електрони отримують енергію, достатню для того, щоб на шляху до анода збудити два атоми. Відтак на ВАХ з’являється другий провал (ділянка вг на рис. 3)



Описану ВАХ тиратрона (рис. 3) можна візуально спостерігати за допомогою електронного осцилографа. Для цього на прискорюючу сітку подається змінна напруга

, (3)

 

і така ж напруга подається на вхід Х осцилографа. В такому разі в кожен момент часу зміщення електронного променя на екрані вздовж осі Х є прямо пропорційним поданій напрузі: Y(t) ~ U(t). З іншого боку, напруга на резисторі в анодному колі тиратрона (рис. 2) є прямопропорційною до струму: . Якщо цю напругу подати на вхід Y осцилографа, то зсув променя на екрані вздовж осі буде прямо пропорційним силі струму в тиратроні: Y(t) ~ I(t). Тому при одночасному подаванні вказаних напруг на обидва входи осцилографа електронний промінь буде рухатися по траєкторії, форма котрої співпадає з кривою , тобто, - з вольт-амперною характеристикою. Оскільки напруга U (вираз (4)) періодично змінюється з промисловою частотою = 50 Гц, траєкторія променя буде точно відтворюватися 50 разів за секунду, й на екрані осцилографа буде спостерігатися стійке зображення ВАХ. Параметри кривої на екрані залежать не лише від напруги та струму в тиратроні, а й від параметрів схеми осцилографа, тому в даній роботі осцилограф використовується тільки для спостереження ВАХ. Кількісні параметри ВАХ визначаються за допомогою включених у схему вимірювальних приладів (див. рис. 3).

Визначення резонансного потенціалу. Резонансному потенціалові (2) на ВАХ відповідає напруга, при якій починається спад струму: U1 = , відповідно, U2 = . Напруги U1, U2 в роботі вимірюються вольтметром.

У зв’язку з цим необхідно зауважити наступне. Між катодом і сіткою С1 існує так звана контактна різниця потенціалів, тому покази вольтметра Uв відрізняються від різниці потенціалів U, яку проходять електрони, на невідому величину так, що

Uв = U + Uконт. (4)

 

Але цю похибку легко виключити, знайшовши різницю показів вольтметра, що відповідають точкам а і в на ВАХ (рис. 3)

 

Uв2 - Uв1 = U2 - U1 Þ Uв2 - Uв1 = Uрез (5)

 

Визначення першого іонізаційного потенціалу.За досить великої енергії електрон при зіткненні з атомом може спричинити ударну іонізацію, при якій атом утрачає один свій електрон і перетворюється на однозарядний іон. Мінімальна необхідна для цього енергія Еі1 називається енергією однократної іонізації або першим іонізаційним потенціалом атома. Вона залежить від природи атома (для гелію ).

Очевидно, що для іонізації атомів у тиратроні емітовані катодом електрони повинні прискорюватися сіткою С1 до енергії . Отже, іонізація спостерігається при напрузі на сітці С1 , числове значення котрої дорівнює величині Еі1, вираженій в електрон-вольтах.

Рис.4
Створені іони, потрапляючи на анод, дають внесок у вимірюваний анодний струм. Цей іонний струм можна зареєструвати, і, відтак, експериментально визначити перший іонізаційний потенціал гелію. Для цього треба забезпечити дві умови: 1) виключити електронний струм, який створюється при великій прискорюючій напрузі, та 2) забезпечити легке потрапляння іонів на анод, оскільки прискорююче для електронів поле між катодом і сіткою С1 спрямовує іони не на анод, а на катод. Обидві умови легко виконуються, якщо при вимірюваннях ВАХ перейти в “режим іонізації”, збільшивши затримуючу напругу до значення 35 - 40 В, яке істотно перевищуюче Ui1. При цьому між сітками й анодом створюється сильне прискорююче для іонів і гальмівне для електронів поле. В такому режимі анодний струм буде створюватися тільки іонами й залежатиме від прискорюючої напруги, як показано на рис. 4. Тому, вимірявши прискорюючу напругу, при якій з’являється цей іонний струм, можна визначити перший іонізаційний потенціал гелію.

Примітки: 1. Для вимірювання анодного струму в режимі іонізації треба змінити полярність включення мікроамперметра.

2. При визначенні Ui1 за показами вольтметра треба враховувати контактну різницю потенціалів, про яку говорилося вище.

 



<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Теоретичні відомості | Порядок виконання роботи


Карта сайта Карта сайта укр


Уроки php mysql Программирование

Онлайн система счисления Калькулятор онлайн обычный Инженерный калькулятор онлайн Замена русских букв на английские для вебмастеров Замена русских букв на английские

Аппаратное и программное обеспечение Графика и компьютерная сфера Интегрированная геоинформационная система Интернет Компьютер Комплектующие компьютера Лекции Методы и средства измерений неэлектрических величин Обслуживание компьютерных и периферийных устройств Операционные системы Параллельное программирование Проектирование электронных средств Периферийные устройства Полезные ресурсы для программистов Программы для программистов Статьи для программистов Cтруктура и организация данных


 


Не нашли то, что искали? Google вам в помощь!

 
 

© life-prog.ru При использовании материалов прямая ссылка на сайт обязательна.

Генерация страницы за: 0.004 сек.