1.5. Определение удельного заряда электрона

В случае коаксиальных цилиндрических электродов формула (8.11) остается справедливой, однако коэффициент К, преобразуется к виду [1]

, (8.12)

где r – радиус анода, l – длина катода, β² – коэффициент, зависящий от соотношения радиуса анода и катода. Для определения удельного заряда электрона (e/m) поступим следующим образом. Построим вольтамперную характеристику диода в координатах I_a=f(U_a^3/2). В этом случае график зависимости имеет вид прямой линии, а угловой коэффициент будет определяться формулой (8.12). Тогда удельный заряд электрона может быть вычислен при помощи выражения

, (8.13)

где K – тангенс угла наклона экспериментальной прямой в координатах I_a=f(U_a^3/2).

В реальных радиолампах ряд факторов приводит к отклонению от закона трех вторых, что приводит к погрешности при определении e/m:

1. начальные скорости эмиссионных электронов отличны от нуля; это приводит к перераспределению пространственного заряда и электрическое поле у катода не равно нулю;

2. существует контактная разность потенциалов анода и катода;

3. неэквипотенциальность катода (прямой накал);

4. асимметрия системы электродов;

5. наличие остатков газа в лампе.

2. Порядок выполнения работы

1. Собрали схему, указанную на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Схема экспериментальной установки

Исследуемой вакуумной лампой служит трех электродная лампа ПМИ-2 с вольфрамовым катодом прямого накала. Анод в виде спирали и коллектор которой соединены.

2 . Изучили зависимость анодного тока от анодного напряжения, изменяя его от 0 до 20В через 1 В при токах накала 1,04; 1,1 и 1,14 А. Напряжение U_A изменять от 0 до 20 В через 1 В. Полученные данные для каждого тока занесли в таблицу:

3. Построили графики зависимости анодного тока от анодного напряжения в степени 3/2 (I_a=f(U_a^3/2)) при разных токах накала и проанализировать выполнение закона Богуславского-Ленгмюра.

Г рафик для тока накала 1,04 А:

Г рафик для тока накала 1,1 А:

Г рафик для тока накала 1,14 А:

4. Из графиков определили значение K и рассчитали величину удельного заряда электрона. Все расчеты выполнили в системе СИ.

По формуле: найдём удельный заряд для каждого случая:

1. 

2. 

3. 

3.Вывод

Таким образом мы изучили принцип действия вакуумного диода, провели экспериментальную проверку закона Богуславского-Ленгмюра построили графики для наглядного его проявления и увидели сходство с теоретическими графиками. Определили удельный заряд электрона, но теоретический и практический удельный заряд не сходится т.к. токи, протекающие через лампу очень малы и погрешность их измерений велика.