Temat : Badanie rozkładu elektronów w zależności od ich prędkości.

Cel ćwiczenia : Określenie rozkładu termoelektronów w funkcji ich prędkości metodą hamującego potencjału

1. Wprowadzenie.

W ćwiczeniu bada się rozkład elektronów w lampie elekronowej (diodzie), wykorzystując metodę potencjału hamującego. Jeżeli lampę próżniową z żarzoną katodą spolaryzujemy w kierunku zaporowym tzn. na anodę lampy podamy ujemny potencjał w stosunku do katody to dotrze do niej, pomimo przeciwdziałania potencjału, część elektronów wyemitowanych przez katodę. Będą to elektrony, które osiągnęły energię kinetyczną większą od pracy pola elektrycznego powodującej hamowanie. Mierząc prąd anodowy dla różnych wartości napięcia hamowania można określić rozkład ilości elektronów w funkcji ich energii lub prędkości.

Zakładając, że rozkład termoelektronów w lampie jest zgodny z rozkładem Maxwella - Boltzmanna można określić ich rozkład w zależności od energii lub prędkości mierząc prąd anodowy w funkcji napięcia hamowania. Wartość prądu anodowego można wyrazić zależnością :

gdzie: U - wartość napięcia anodowego (hamującego),
I_a - wartość natężenia prądu anodowego,
I_ao - Natężenie prądu anodowego przy zerowym napięciu Anoda-Katoda,
k_B - stała Boltzmanna (1,38 10^-23 JK^-1),
e - ładunek elementarny (1,6 10^-19 C),
T - temperatura bezwzględna.

Jeżeli zlogarytmujemy obie strony równania możemy przedstawić zależność I_a=f(U_a) w dogodny sposób na wykresie, w postaci linii prostej opisanej równaniem :
lub

Wykreślając powyższą zależność na podstawie danych pomiarowych otrzymamy linię prostą, mierząc jej współczynnik nachylenia (e/k_BT) możemy obliczyć temperaturę gazu elektronowego w lampie, a tym samym temperaturę Katody.

2. Układ pomiarowy.

Skorowidz Układ słoneczny

Ćw nr 65 29.04.95

_

_

lnI_a

U_a

Wykres lnI_a=f(U_a)

Ponieważ elektrody lamy wykonane są z różnych materiałów to istnieje pomiędzy nimi kontaktowa różnica potencjałów  , zależna od ich pracy wyjścia.

A - zakres 0 - 750 A , kl.0,5%
mV - zakres 150,300,750 mV kl.0,5%
~A - zakres 1 A kl.0,5%

Napięcie anodowe regulowane
od 0V do 0,7V co 0,05V w kierunku prz.
w kierunku zaporowym do momentu zatkania lampy