Воспользуемся формулой 2.2 и найдем

Кафедра Физики

 

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу общей физики

ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА

 

 

Преподаватель Студенты гр. 238-2

__________ С.Ю. Корнилов _______М. Тимохина

«5» декабря 2008г. _______ С. Слепцов

_______ Ю. Игнатьев

_______ А. Мартынова «5» декабря 2008г.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью данной лабораторной работы является изучение распределения по скоростям электронов, эмитированных термокатодом, и сравнение полученного распределения с максвелловским.

 

1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

 

12 10

 

11

4

6

 

13 5 8

2 3 9

 

 

1 – выключатель; 2, 3 – рукоятки управления приводом; 4 – кнопки выбора лабораторной работы; 5, 6, 7 – рукоятки изменения накала лампы, напряжения анода и нагрева нити; 8, 9 - переключатели режимов работы приборов 10, 11; 12 – лампочки для индикации выбранной лабораторной работы; 13 – электронная лампа.

Рисунок 1.1 – Внешний вид экспериментальной установки

 

Переменный резистор R служит для регулировки тока накала катода, а приборы V1 и A – для измерения напряжения и тока накала, соответственно. Источник задерживающего напряжения ИЗН позволяет регулировать задерживающую разность потенциалов, измеряемую вольтметром V2. Рукоятка 5 управления резистором R и рукоятка 7 управления задерживающим напряжение находятся на горизонтальной панели установки. Ток анода измеряется микроамперметром. В настоящей установке измерения напряжения и тока накала осуществляются одним прибором 11, который с помощью переключателя 8 включается в режим вольтметра либо амперметра. Задерживающая разность потенциалов и анодный ток измеряются прибором 10, переключения режимов которого осуществляется переключателем 9. В данной работе необходимо, меняя внешнее сопротивление R в нужных пределах, снять зависимость I_А от R для 8-10 значений внешнего сопротивления, повторить эксперимент для двух других значений напряжения накала.

 

 

 

Рис 1.2 – Схема включения электронной лампы

 

2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Выражение для расчета температуры катода имеет вид:

(2.1),

где – коэффициент угла наклона прямой,

k – постоянная Больцмана, равная 1,38*10^-23,

e – заряд электрона, равный 1,6*10^-19.

 

Выражение для расчета наиболее вероятной скорости имеет вид:

 

(2.2),

 

где T – температура катода,

m_e - масса электрона, равная 9,31*10^-31.

Выражение для расчета средней скорости имеет вид:

 

(2.3).

 

Выражение для расчета среднеквадратичной скорости имеет вид:

 

(2.4).

 

3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

 

Результаты прямых и косвенных измерений приведены в таблице 3.1.

 

UH,B	IH,A	P,Вт	U3, MB	Iа,мкА	LnIа
4,33	0,36	1,5588	4,13		-10,1779
14,07		-10,2891
24,13		-10,3815
34,10		-10,4833
44,08		-10,5966
54,22		-10,7245
64,37		-10,8198
74,46	-	-10,9251
84,35		-11,0429
94,47		-11,1764
4,73	0,39	1,8447	8,31		- 9,4461
18,11		- 9,5250
28,32		- 9,6258
38,66		- 9,7212
48,72		- 9,8082
58,34		- 9,9035
68,20		- 10,0088
78,79		- 10,1019
88,73		- 10,2046
98,92		- 10,3190

Таблица 3.1. Результаты измерений

 

 

4,66	0,38	1,7708	6,62		- 9,6884
16,56		- 9,7725
26,18		- 9,8643
36,74		- 9,9654
46,36		- 10,0778
56,68		- 10,1779
66,67		- 10,2891
76,10		- 10,3815
86,75		- 10,4833
96,85		- 10,5966

 

Пользуясь графиками определим коэффициент наклона K_n для каждого графика

К₁ = -10,9306,

К₂ = -9,6072,

К₃ = -10,1668.

Воспользуемся формулой 2.1 и найдем температуру Т_n для каждого K_n

Т₁ =-1,6*10^-19/-10,9306*1,38*10^-23 = 1061(К).

Т₂ =1,6*10^-19/-10,1668*1,38*10^-23 = 1140(К).

Т₃ =1,6*10^-19/-9,6072*1,38*10^-23 = 1207(К).

Воспользуемся формулой 2.2 и найдем

V_н.в. = Ö1207*1,38*10^-23*2/9,31*10^-31 = 1,89*10⁹ (м/с).

Воспользуемся формулой 2.3 и найдем

V_ср. =Ö1207*1,38*10^-23*8/3.14*9,31*10^-31 = 2,135*10⁹ (м/с).