| SPRAWODZANIE Z WYKONANEGO ĆWICZENIA NR 320 |
|---|
| TEMAT: |
| IMIE I NAZWISKO: |
| ROK: I |
| ZESPÓŁ: 21 |
Prąd nasycenia In odpowiada całkowitemu strumieniowi elektronów emitowanych z katody, jest więc iloczynem gęstości jn prądu emisyjnego i czynnej powierzchni katody:
Przy pewnym określonym napięciu anodowym wysokość bariery potencjału staje się równa zeru; odpowiada to napięciu, przy którym wszystkie wyemitowane przez katodę elektrony dotrą do anody. Otrzymamy wtedy prąd nasycenia. Gęstość prądu nasycenia zależy od temperatury katody i wyraża się wzorem Richardsona:
gdzie:
B - stała
T - temperatura katody w kelwinach
A - praca wyjścia elektronu z katody
k- stała Boltzmana
Po uwzględnieniu prawa Richardsona otrzymamy:
W oparciu o prawo Richardsona można wyznaczyć pracę wyjścia elektronu. Zakładając, że znamy dwie wartości prądu nasycenia termoemisji i oraz odpowiadające tym prądom temperatury i możemy napisać:
Skąd
Do pomiaru pracy wyjścia wykorzystuje się diodę lampową z katodą wolframową ponieważ charakterystyka prądowo-napięciowa tej lampy wykazuje wyraźne nasycenie prądu anodowego. Aby z wyrażenia wyznaczyć pracę wyjścia elektronu należy znać dwie wartości natężenia prądu nasycenia oraz przy tym samym napięciu anodowym oraz temperaturach żarzenia katody równych i . Temperaturę żarzenia katody można znaleźć wykorzystując zależność oporu katody od temperatury:
gdzie
opór w temperaturze T
- opór w temperaturze
temperaturowy współczynnik oporu (dla wolframu )
Skąd
przy czym .
Opór z dostateczną dokładnością można wyznaczyć z prawa Ohma:
gdzie prąd żarzenia
napięcie żarzenia
Tabelka1:
| Numer pomiaru | [A] [V] |
[A] [V] |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 5 | 0,38 | 5 | 0,35 | 5 | 0,35 | 5 | 0,325 |
| 2 | 10 | 0,96 | 10 | 0,9 | 10 | 0,875 | 10 | 0,825 |
| 3 | 15 | 1,64 | 15 | 1,55 | 15 | 1,5 | 15 | 1,35 |
| 4 | 20 | 2,4 | 20 | 2,2 | 20 | 2,05 | 20 | 1,8 |
| 5 | 25 | 2,94 | 25 | 2,9 | 25 | 2,575 | 25 | 2,05 |
| 6 | 30 | 4 | 30 | 3,5 | 30 | 2,9 | 30 | 2,1 |
| 7 | 35 | 4,7 | 35 | 4 | 35 | 3 | 35 | 2,125 |
| 8 | 40 | 5,3 | 40 | 4,2 | 40 | 3,025 | 40 | 2,15 |
| 9 | 45 | 5,75 | 45 | 4,25 | 45 | 3,075 | 45 | 2,175 |
| 10 | 50 | 5,9 | 50 | 4,3 | 50 | 3,1 | 50 | 2,2 |
T0=273,16[K]
R0=0,06[Ω]
Α=0,0046[K-1]
Tabelka2:
| L.p | In[A] | RT[Ω] | T[K] | T[K] |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 5,9 | 0,745 | 2481,259 | 2754,409 |
| 2 | 4,3 | 0,744 | 2477,752 | 2750,902 |
| 3 | 3,1 | 0,743 | 2474,120 | 2747,270 |
| 4 | 2,2 | 0,727 | 2417,655 | 2690,805 |
Tabelka3:
| A[eV] |
|---|
| A12 |
| A13 |
| A14 |
| A23 |
| A24 |
| A34 |
| u() |
Obliczenia:
Ze wzoru gdzie , obliczamy kolejno temperaturę katody.
[K]
[K]
[K]
[K]
Obliczenia pracy wyjścia termoelektronu: dla k=8,6167*10-5eV*K-1
dla każdej pary prądu nasycenia kolejno obliczamy: