Изучение распределения Максвелла

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Декабря 2010 в 15:39, лабораторная работа

Краткое описание

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

Скачать полностью (110.92 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

Максвелл11111111111111.docx

— 126.01 Кб (Скачать документ)

Министерство  образования и науки Российской федерации

Томский государственный университет систем управления и

радиоэлектроники (ТУСУР) 
 
 
 
 

Лабораторная  работа по физике на тему:

Изучение  распределения Максвелла 
 
 
 
 
 
 
 
 

Преподаватель                                                                               Студенты гр.810

А.В.Медовник                                                                                  В.В.Верин

                                                                                                          Д.С.Арешкина  

                                                                                                С.К.Грызлов 
 

                                                         2010

ВВЕДЕНИЕ

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

1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ  УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

В качестве экспериментальной установки в  данной работе используется  лабораторная установка.

Внешний вид  лабораторной установки представлен  на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Внешний вид лабораторной установки.

1 – выключатель  «Сеть»

2 – рукоятка  «Давление» (в данной работе не  используется) 

3 – рукоятка  «Реверс» (в данной работе не  используется)

4 – кнопки  выбора лабораторной работы

5 – рукоятки  «Накал лампы»

6 – «Напряжение  анода»

7 – «Нагрев  нити» (не используется)

8, 9 – переключатели  режимов работы измерительных  приборов 10 и 11

10, 11 – измерительные  приборы

12 – лампочки  индикации

13 – электронная  лампа 

Схема включения  электронной лампы представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Электрическая схема установки.

Включим питание  лабораторной установки кнопкой 1 «Сеть». Одной из кнопок 4 включим работу «Распределение Максвелла». Рукояткой 5 «Накал лампы» установим максимальные значения тока и напряжения накала. Рукояткой 6 «Напряжение анода» установим  минимальное значение напряжения анода  и подождём 1 – 2 минуты до достижения анодным током установившегося  значения. Снимем зависимость тока анода от анодного напряжения, повторив измерения не менее 10 раз, увеличивая при каждом измерении напряжение анода на 10 – 20 мВ и выжидая 0,5 – 1 мин. после каждого увеличения напряжения. Появляющийся на стенде график зависимости  тока анода от напряжения анода позволяет  контролировать ход эксперимента. Повторим измерения для двух других значений напряжения и тока накала. При выборе тока накала исходим из условия, чтобы  при минимальном задерживающем  напряжении анодный ток не был  менее 90-100 мкА. 
 

2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЁТНЫЕ  ФОРМУЛЫ 

; 

где e – заряд электрона (-1,6*10-19 Кл)

      k – постоянная Больцмана (1,38*10-23 Дж/К)

      - угловой коэффициент линейной зависимости Ln(Ia) от Uз 
 

;

где me – масса электрона

кг 
 

 
 
 

 
 

3 РЕЗУЛЬТАТЫ  РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

Таблица 3.1 – Результаты измерений

Uн, B Iн, A Uз, мВ Ia, мА Ln(Ia)  Ln(Ia)
4,68 0,51 20,49 0,141 -8,87 0,0035
30,50 0,133 -8,93 0,0037
41,25 0,126 -8,98 0,0039
52,27 0,118 -9,04 0,0042
66,37 0,110 -9,12 0,0045
79,00 0,101 -9,20 0,0049
85,28 0,097 -9,24 0,0051
99,32 0,088 -9,33 0,0056
110,30 0,081 -9.42 0,0061
120,70 0,075 -9,50 0,0066
4,47 0,50 18,12 0,118 -9,04 0,0042
29,47 0,110 -9,11 0,0045
40,27 0,103 -9.20 0,0048
51,32 0,095 -9,30 0,0052
62,21 0,088 -9.33 0,0056
74,48 0,08 -9,43 0,0062
82,52 0,075 -9.50 0,0066
95,22 0,067 -9,61 0,0074
105,10 0,062 -9,70 0,0080
116,40 0,056 -9,80 0,0084
4,26 0,48 14,72 0,088 -9,33 0,0056
28,26 0,079 -9,44 0,0063
39,42 0,073 -9,52 0,0068
50,18 0,067 -9,61 0,0074
61,15 0,062 -9,70 0,0080
72,20 0,056 -9,80 0,0089
81,48 0,051 -9,90 0,0098
94,40 0,046 -10,00 0,0108
103,50 0,042 -10,10 0,0119
114,40 0,038 -10,20 0,0131
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 3.2 – График зависимости  Ln(IА) от Uз

Из рисунка 3.2 определяем коэффициенты линейных зависимостей и b:

а1=-9,7645                                                     b1=-9,2434   
а2=-10,954                                                     b2=-10,431

а3=-11,645                                                     b3=-11,312

 

Используя формулу  [2.1], рассчитаем температуру T катода:

  Т1= 1113,21  К

  Т2= 1270,02  К

  Т3= 1350,14  К

С помощью метода наименьших квадратов рассчитываем погрешности  и b:

                              

                             

                              

Используя формулу  [2.4], рассчитаем погрешности в определении температуры T катода:

 К

 К

 К

Используя формулы  [2.2], [2.3] и [2.4], находим среднюю, среднеквадратичную и наиболее вероятную скорости электронов для T1:

<V> = 324739,54 м/с

Vср.кв = 2549043,72 м/с

Vвер = 199170,23 м/с 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Линейность зависимости  Ln(IА) от Uз свидетельствует о том, что эмитированные катодом лампы электроны подчиняются распределению Максвелла. 

ВЫВОД

В ходе данной работы, мы научились измерять зависимость  анодного тока лампы от задерживающего напряжения. Линеаризовали полученные данные зависимости и убедились  в максвелловском характере распределения  электронов по энергиям. 
 
 
 
 
 
 

 
 

Т1=11,321*10 в 4 степени  или 1113211,5942 
Т2=12,7*10 в 4 или 127002,8985 
Т3=13,5*10 в 4 или 135014,4927 

Т1=1307,92 К

Т2=1113,44 К

Т3=985,32 К

а1=-9,7645 
а2=-10,954 
а3=-11,645 
в1=-9,2434 
в2=-10,431 
в3=-11,312

Информация о работе Изучение распределения Максвелла