Вопросы для самоконтроля

Объясните принцип работы вакуумного диода.
Запишите закон Богуславского–Ленгмюра.
Как определить удельный заряд электрона с помощью вольтамперной характеристики вакуумного диода?
Приведите зависимость плотности тока насыщения от температуры.
Как определить работу выхода электрона с помощью соотношения Ричардсона–Дешмена?
От чего зависит ток насыщения?
Какие существуют методы измерения работы выхода электрона из металла?

Лабораторная работа 6

Изучение явления термоэлектронной эмиссии с помощью

вакуумного диода

Цель работы: исследование вольтамперной характеристики вакуумного диода, проверка закона Богуславского–Ленгмюра и определение удельного заряда электрона. Экспериментальное изучение зависимости плотности тока насыщения от температуры катода и определение работы выхода электрона на основании уравнения Ричардсона–Дешмена.

Приборы и принадлежности: кассета ФПЭ-06, источник питания, цифровой вольтметр (миллиамперметр).

Описание установки

На рисунке 6.8 представлена электрическая схема установки. Принцип работы установки основан на термоэлектронных явлениях, возникающих в электровакуумной лампе ЧЦ14C. Регулировка и контроль необходимых параметров выполняется с помощью источника питания и цифрового вольтметра, подключённых к рабочей кассете согласно схеме.

Рисунок 6.8 – Схема установки

Диапазон напряжений накала составляет (2,5–4,5) В, анодное напряжение равно (12–100) В, ток накала можно изменять в пределах (1,2–1,75) А.

Ход работы

1 Измерьте цифровым прибором сопротивление (R_k) нити накала лампы ЧЦ14C при комнатной температуре.

2 Подключите к разъёму кассеты ФПЭ-06 кабель, идущий от источника питания, подключите миллиамперметр к выходным гнёздам X1, X2 («РА»).

3 Снимите вольтамперную характеристику диода, изменяя анодное напряжение потенциометром в пределах (12–120) В, для трёх значений тока накала в интервале (1,5–1,75)А. При этом фиксируйте напряжение накала с помощью вольтметра. Анодный ток фиксируйте с шагом 0,01 мА, включая область насыщения.

На основе показаний п.3 для каждого значения напряжения накала постройте вольтамперную характеристику и определите силу тока насыщения и tgδ (рисунок 6.3).

Для всех значений U_Н рассчитайте мощность, выделяемую на катоде .

Используя формулу 6.13, определите удельный заряд электрона (в формуле (6.13) R²/l = 0,23).

Для трёх значений тока накала рассчитайте и.

Температуру катода можно определить по формуле

_где_tk_{–
комнатная температура,}_R₍_tk₎_{– сопротивление катода при комнатной
температуре,}_α₌_4,2×10-3_град-1,_R₍_tn₎_{– сопротивление катода при рабочей
температуре, равное}