Sprawozdanie z wykonanego ćwiczenia nr 320
Temat:	POMIAR PRACY WYJŚCIA TERMOELEKTRONÓW.
Imię i nazwisko:	Jacek Szulc
WE	Semestr: IV	Rok: II
Zespół: 12	Data wykonania: 1996.03.26	Ocena:	Podpis:

POMIAR PRACY WYJŚCIA TERMOELEKTRONÓW

Prąd nasycenia I_n odpowiada całkowitemu strumieniowi elektronów emitowanych z katody, jest więc iloczynem gęstości j_n 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
. W związku z tym należy sporządzić dwie charakterystyki prądowo-napięciowe lampy przy danych temperaturach żarzenia katody.

Jak widać z rysunku każdej temperaturze katody odpowiada inne natężenie prądu nasycenia. Im wyższa jest temperatura katody, tym większe jest natężenie prądu nasycenia. Z uzyskanych charakterystyk wyznacza się wartość prądu nasycenia odpowiadające różnym temperaturą katody, ale tej samej wartości napięcia anodowego (na rysunku wartości natężenia prądów odpowiadają odcinkom
,
). 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

TABELKA

Numer pomiaru
1	5	8	5	7,2	5	7	5	7,8
2	10	20	10	17	10	15	10	19
3	15	34	15	27,2	15	21	15	31,2
4	20	48,5	20	35	20	21,5	20	43,5
5	25	63,8	25	37,8	25	22	25	54,2
6	30	78	30	38	30	22,2	30	60
7	35	90	35	38	35	22,5	35	62
8	40	96,5	40	38,5	40	22,8	40	63
9	45	98	45	38,8	45	23	45	63,5
10	50	100	50	39	50	23	50	64

Otrzymane wyniki końcowe

NUMER POMIARU
1	4,6	0,618	2294,89	0,013	47,10
2	1,79	0,592	2200,69	0,012	43,47
3	1,02	0,577	2146,34	0,012	43,47
4	2,91	0,600	2229,68	0,014	50,72

Pomiar
	3,972	2,56
	3,920	1,789
	2,706	2,91
	3,863	3,69
	6,700	14,88
	13,078	3,186
	6,84	5,80

a) Wartości prądu nasycenia
odczytane zostały dla wartości napięcia anodowego
;

b) Obliczenia rezystancji katody w temperaturze T dla kolejnych prądów żarzenia zostały obliczone ze wzoru

1.

2.

3.

4.

Ze wzoru
gdzie , obliczamy kolejno temperaturę katody.

1.

2.

3.

4.

Obliczenia pracy wyjścia termoelektronu

dla każdej pary prądu nasycenia kolejno obliczamy

Analiza błędów

b)
błędy temperatury katody

Jedynie
jest obarczone błędem

1.

2.

3.

4.

c) Błąd pracy wyjścia

WNIOSKI:

Powyższe doświadczenie pozwala przynajmniej w przybliżeniu oszacować wartość pracy wyjścia. Wartość liczbowa obarczona zbyt dużym błędem, aby pomiar traktować ilościowo. Pozwala natomiast na zaobserwowanie zależności pomiędzy prądem anodowym, napięciem anodowym i napięciem żarzenia.

---