Методика выполнения работы

Цели работы: изучение конструкции и физических принципов работы вакуумного диода; исследование экспериментальной зависимости силы тока ваку­умного диода от анодного напряжения, расчет первеанса диода в области ускоряющего поля.

Приборы и принадлежности: приборный блок с источниками постоянного регулируемого анодного напряжения U и напряже­ния цепи накала U_н ; приборный блок с электронным миллиамперметром (mA) и электронным вольтметром (V); схемная плата с вакуумным диодом, соединительные про
вод­ники.

Схема опыта

Рис. 2.7. Электрическая схема эксперимента

Порядок проведения эксперимента

1. Проверьте соответствие собранной электрической схемы рисунку 2.7. Установите ручки регулировки напряжения источника цепи накала U_н (0 … 6,3 В) и источника анодного напряжения U (0 … 20 В) в крайнее левое положение. Включите источники, установите по указанию пре­подавателя выходное напряжение источника U_н. Дождитесь установления ста­бильного режима работы лампы (время прогрева лампы около 5 минут) и приступайте к измере­ниям.

2. Разомкните анодную цепь лампы, отсоединив сигнальный провод миллиамперметра. Отключите проводники от источника анодного напряжения U (0 … 20 В). Измерьте с помощью вольтметра разность потенциалов U_отс между ано­дом и катодом.

3. Замкните анодную цепь лампы, подсоединив сигнальный провод к миллиамперметру. Подключите проводники к источнику анодного напряжения U согласно рис. 2.7. Установите ручку регулировки потенциометра R_п (на схемной плате) в положение «max». С помощью ручки регулировки напряжения источника U установите U_A = 0. Измерьте значение I₀.

4. Из­меняя напряжение источника U через 0,5-1 В, с помощью вольтметра V и миллиамперметра mA измеряйте значения разности потенциалов U_A между анодом и катодом и силу тока I_A в анодной цепи лампы. Для получения ВАХ вакуумного диода необ­ходимо провести не менее 15 измерений. Данные измерений и расчетов вне­сите в табл. 2.1.

Таблица 2.1

5. По данным табл. 2.1 постройте ВАХ исследуемой лампы в координатах I_A(U_A).

6. Для определения области выполнения закона Богуславского – Ленг­мюра постройте график зависимости I_A(х), где х = . На линейном уча­стке графика рассчитайте при помощи формулы (2.10) первеанс P диода.

Контрольные вопросы

1. Понятие вырожденного электронного газа; заполнение энергетических состояний электронов в металле; распределение Ферми – Дирака; уровень Ферми; работа выхода электронов из металла.

2. Электронный газ на поверхности металла; явление термоэлектронной эмиссии; расчет плотности эмиссионного тока; формула Ричардсона – Деш­мана.

3. Конструкция вакуумного диода с термокатодом; назначение электродов лампы, схемное обозначение вакуумного диода с термокатодом.

4. Вид вольт-амперной характеристики (ВАХ) вакуумного диода; характерные участки ВАХ.

5. Дробовой эффект в вакуумном диоде; причины возникновения флуктуаций анодного тока в электронных лампах.

6. Зависимость I_А (U_А) в области тормозящего поля.

7. Зависимость I_А (U_А) в области ускоряющего поля. Влияние пространственного электронного заряда на анодный ток в ва­куумном диоде; уравнение Богуславского – Ленгмюра (закон «трех вторых»).

8. Объясните причину насыщения тока в анодной цепи вакуумного диода при больших значениях анодного напряжения.

Список литературы