Те же измерения (пп.7,8) проведите еще при двух значениях тока накала: 190 и 200 мА.

Таблица 1

		I_Н1=180 мА	I_H₂=190 мА
U,В	U^3/2,(В)^3/2	I,мА увелич.	I,мА уменьш.	I,мА средн.	I,мА увелич.	I,мА уменьш.	I,мА средн.

Обработка результатов измерений. 1.Вычислите среднее значение анодного тока при каждом значении анодного напряжения.

2.Постройте вольт-амперную характеристику диода при одном токе накала (любом).

3.Постройте график зависимости среднего значения анодного тока I от U^3/2 при трех значениях тока накала (три линии на одном графике).

4.Выделите на каждом графике линейный участок и найдите угловой коэффициент К каждого, выразив его в единицах СИ. Результаты обработки графиков занесите в табл.2.

Таблица 2

R= L= b²=
DI, мА	DU^3/2, (В)^3/2	K, А×(В)^-3/2	e/m, Кл/кг	D(e/m), Кл/кг	[D(e/m)]², (Кл/кг)²

5.Взяв геометрические параметры лампы (они записаны на лабораторной панели установки), по формуле (3) рассчитайте удельный заряд электрона. Найдите среднее значение e/m и полуширину доверительного интервала по Стьюденту.

6.Сравните полученное значение e/m с табличным. Проанализируйте результат сравнения.

Контрольные вопросы

1. Что такое диод? Как устроен вакуумный диод?

2. Что такое термоэлектронная эмиссия, где это явление находит применение в данной работе?

3. Нарисуйте вольт-амперную характеристику вакуумного диода и расскажите о характерных участках этой кривой.

4. Что такое насыщение? Что такое ток насыщения? Можно ли его изменить в данном диоде, почему и как?

5. Что такое «закон трех вторых»? Какой участок вольт-амперной характеристики подчиняется этому закону? Используйте для ответа построенные графики. Почему в диоде не выполняется закон Ома?

6. С какой целью строится график зависимости анодного тока от напряжения в степени три вторых? Что из него извлекается и как?

7. Что такое удельный заряд электрона, какова методика его нахождения в данной работе?

8. Покажите, что при вычислении удельного заряда по формуле, полученной из (3), в СИ получается результат в Кл/кг.

9. Какие факторы могут приводить к отклонению от «закона трех вторых»?

Приложение к лабораторной работе №319

РАСЧЕТ ТОКА В ВАКУУМНОМ ДИОДЕ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

Чтобы установить связь между током диода и приложенным напряжением, решим задачу о движении электронов в пространстве катод-анод. Для этого прежде всего нужно знать, как распределен потенциал электрического поля в указанном промежутке.

Рассмотрим пару цилиндрических коаксиально расположенных электродов: катод радиуса r_K и анод радиуса R (рис.5).

С целью упрощения рас-четов сделаем следующие допу-щения:

1.Расстояние между элек-тродами значительно меньше их длины, поэтому потенциал из-меняется только в радиальном направлении.

2.Пространственный заряд, образованный термоэлектронами, имеет всюду одинаковую плотность и не изменяется со временем.

3.Потенциал катода равен нулю (V₀= 0).

4.Начальная скорость термоэлектронов равна нулю.

5.Масса электронов пос-тоянна, не зависит от их скорости.

Потенциал V в пространстве

катод-анод можно найти, решая Рис.5

уравнение Пуассона, которое в СИ имеет вид

, (4)

где Ñ² – оператор Лапласа,

r – объемная плотность заряда.

Знак минус обусловлен знаком пространственного заряда.

Объемная плотность заряда связана с плотностью тока j cледующим образом:

, (5)

где n – число электронов в единице объема,

е – заряд электрона,

v – скорость направленного движения электронов.

Здесь знак минус показывает, что направление тока противоположно скорости движения носителей заряда.