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.
| X1 |
| X2 |
| «РА» |
| 2.5-4.5 В |
| 10-120 В |
| - |
| - |
| + |
| + |
| ЧЦ14C |
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 (Rk) 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.
4 На основе показаний п.3 для каждого значения напряжения накала постройте вольтамперную характеристику и определите силу тока насыщения и tgδ (рисунок 6.3).
5 Для всех значений UН рассчитайте мощность, выделяемую на катоде 
.
6 Используя формулу 6.13, определите удельный заряд электрона (в формуле (6.13) R2/l = 0,23).
7 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= 4,2×10-3град-1, R(tn) – сопротивление катода при рабочей температуре, равное
где Un – напряжение в цепи накала, In – ток накала.
Плотность анодного тока j рассчитайте по формуле
8 Постройте график 
, убедитесь в его линейности. По формуле 6.18 определите работу выхода электрона из вольфрама.
9 Рассчитайте погрешность измерения, учитывая, что для нити накала (вольфрам) A0 = 4,54 эВ.
Примечание – Для лампы ЧЦ14С диаметр нити накала, длина.
Тема 7
