Rok akademicki 1998/99	Laboratorium z fizyki
Nr ćwiczenia: 63	Procesy fizyczne w lampach elektronowych
Wydział: Elektronika Kierunek: T.C..	WALDEMAR PUŁA
Data wykonania 1999-04-16	Ocena		Data zaliczenia	Podpis
	T

1. Zasada pomiaru:

Emisja elektronów z powierzchni metali ogrzanych do odpowiedniej temperatury nosi nazwę - zjawiska fotoemisji. Decydujące znaczenie w tym zjawisku posiada wartość liczbowa tzw. pracy wyjścia elektronów z metali. Określamy ją jako minimum energii, którą musi posiadać elektron w celu pokonania bariery potencjału wywołanej napięciem kontaktowym. Im mniejsza wartość pracy wyjścia z danego metalu, w tym niższej temperaturze będzie zachodziła termo emisja. W tym ćwiczeniu wyznaczamy pracę wyjścia, wykorzystując zjawiska zachodzące w lampie elektronowej - diodzie.

2. Schemat układu pomiarowego:

3. Ocena dokładności pojedynczych pomiarów:

I_n- natężenie prądu nasycenia:

klasa - 0,5 zakresy - 7,5 ; 15 ; 30;

I_z - natężenie prądu żarzenia

miliamperomierz - Metex:

Dla zakresów:

200 mA, 2 A:

ΔI 1,2 % wartości mierzonej + 1dgt

U_ź - napięcie żarzenia:

klasa - 0,5 zakresy - 7,5 ; 3 ; 1,5 ;

4.

a.) Tabela pomiarowa:

				U=150[V]
LP	Iz	 Iz	Uz	 Uz	In	 In
	[A]	[A]	[V]	[V]
1	0,54	0,0065	1,15	0,043	0,10	0,004
2	0,56	0,0067	1,25	0,047	0,28	0,011
3	0,58	0,0070	1,38	0,052	0,62	0,023
4	0,60	0,0072	1,45	0,054	1,18	0,044
5	0,62	0,0074	1,55	0,058	2,05	0,077
6	0,64	0,0077	1,61	0,060	3,25	0,122
7	0,66	0,0079	1,71	0,064	5,20	0,195
8	0,68	0,0082	1,81	0,068	7,90	0,593
9	0,70	0,0084	1,91	0,072	11,50	0,863
10	0,72	0,0086	2,01	0,075	16,25	2,438
11	0,74	0,0089	2,11	0,079	21,25	3,188
12	0,76	0,0091	2,21	0,083	30,00	4,500

b.) Tabela wyników:

LP	Pz	 Pz	T	1/T	 1/K	jn	lnjn
	[W]	[W]	[K]	[1/K]	[1/K]	[mA]
1	0,62	0,031	684,1	0,0015	0,000018	0,10	-2,30
2	0,70	0,035	704,9	0,0014	0,000018	0,28	-1,27
3	0,80	0,040	728,9	0,0014	0,000017	0,62	-0,48
4	0,87	0,043	744,3	0,0013	0,000017	1,18	0,17
5	0,96	0,048	763,0	0,0013	0,000016	2,05	0,72
6	1,03	0,051	776,4	0,0013	0,000016	3,25	1,18
7	1,13	0,056	794,3	0,0013	0,000016	5,20	1,65
8	1,23	0,061	811,7	0,0012	0,000015	7,90	2,07
9	1,34	0,066	828,7	0,0012	0,000015	11,50	2,44
10	1,45	0,072	845,3	0,0012	0,000015	16,25	2,79
11	1,56	0,077	861,5	0,0012	0,000014	21,25	3,06
12	1,68	0,083	877,3	0,0011	0,000014	30,00	3,40

5. Przykładowe obliczenia:

Moc żarzenia

Temperatura katody

Gęstość prądu

Praca wyjścia elektronu z katody:

W = k*tgα k = 1,38*10^-23 J/K

, i tak:

tgα₁ = 23883 K tgα₂ = 17005 K tgα₃ = 22740 K tgα₄ = 16756 K tgα₅ = 20347 K tgα₆ = 16219 K tgα₇ = 15495 K tgα₈ = 14884 K tg α₉ = 14614 K

tgα₁₀= 12056 K tgα₁₁= 16433 K

Średnia wartość tgα = 17310 K

W = 1,38*10^-23 J*K^-1 * 17310 K ≈ 2,39*10^-19J

1eV = 10¹⁹ J

W = 2,39 eV

6. Rachunek błędów:

Błąd pomiaru mocy żarzenia obliczyłem metodą różniczki zupełnej:

Błąd wyrażenia 1/T

7. Wnioski.

Charakterystyki zależności gęstości prądu mocy żarzenia i prądu żarzenia przedstawiają parabolę. Błędy j_n są dość małe ze względu na dodrą klasę miernika. Podobnie ma się sprawa z błędami pozostałych dwóch pomiarów: j_z oraz U_z .

Liniowa zależność lnj_n=f(1/T) pokazuje nam wartość pracy wyjścia:

W =2,39 eV

8. Wykresy:

---