Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Обработка результатов измерений



 

А. Построение анодных и эмиссионных характеристик вакуумного диода

По данным Ia = f (Ua) построить семейство анодных характерис­тик для различных Iн, откладывая по оси абсцисс Ua, а по оси ор­динат Ia. По опытным точкам провести плавные кривые, указывая на них значения Iн и Uн, при которых они получены.

По данным Is = f (Iн) построить эмиссионную характеристику, откладывая по оси абсцисс Iн, a по оси ординат – Is. У полученной кривой указать соответствующее значение Uas. Перед построением графиков прочитать правила построения графиков в данном руководс­тве.

Б. Расчет работы выхода электрона из металла

Работа выхода определяется аналитически и графически.

Графическое определение работы выхода электрона из металла

 

Величина тока насыщения определяется формулой Дэшмэна – Ричардсона

 

 

Так как показательная зависимость от температуры является более сильной, чем степенная, то величину SBT 2 = C можно считать постоянной. Тогда

 

(3.3)

Прологарифмировав это выражение, получим

 

(3.4)

 

Если в качестве переменных взять ln Is (y) и 1/T (x), то вы­ражение (3.4) представляет собой уравнение прямой с угловым ко­эффициентом

 

где tg α – тангенс угла наклона графика ln Is = f (1/T) к оси х.

По формуле определяется работа выхода по известному угловому коэффициенту. Для нахождения угло­вого коэффициента нужно построить график зависимости ln Is = f (1/T).

При построении графика необхо­димо предварительно значение тока насыщения (в амперах) умножить на 104 и затем взять натуральный лога­рифм. Характер зависимости при этом не изменится, а значения логарифмов будут положительными (рис. 3.7)..

Соответствующие температуры нити катода, и, следовательно 1/Т, рассчитывают следующим образом:

1. Определяют сопротивления нити по закону Ома для каждого значения напряжения накала Uн и тока Iн, т. е.

 

Rн = Uн/Iн

 

2. По графику зависимости сопротивления нити катода опреде­ляют ее температуру (график находится на рабочем месте). По пост­роенному графику ln Is = f (1/T) определяется тангенс угла наклона прямой как отношение разности истинных значений ординат и абсцисс начала и конца прямой, т. е.

 

(3.5)

 

Аналитическое определение работы выхода

Работа выхода электрона может быть определена аналитически по двум значениям тока насыщения при двух различных температурах.



Положим, что при температуре нити накала Т1 – сила тока Is1, а при температуре Т2Is1.

Согласно формуле (3.3)

(3.6)

(3.7)

 

Прологарифмировав эти формулы

(3.8)

(3.9)

 

Вычитая из выражения (3.9) выражение (3.8)

 

(3.10)

(3.11)

 

Работу выхода электрона из металла рассчитать в джоулях и элекрон-вольтах (1 эВ = 1,67 ∙ 10–19 Дж).

 

 

Вопросы к зачету

1. Что называется работой выхода?

2. Что называется термоэлектронной эмиссией?

3. Какие препятствия встречает электрон при переходе из метал­ла
в вакуум?

4. Чем определяется работа выхода электрона А в классической теории?

5. Как образуется объемный заряд?

6. Почему анодный ток не подчиняется закону Ома?

7. Что называется анодной характеристикой?

8. Что называется током насыщения? Объяснить его появление.

9. Напишите формулу, показывающую зависимость тока насыщения от температуры катода.

10. Каково распределение электронов по энергиям в классической теории при различных температурах?

11. Что называется эмиссионной характеристикой лампы?

12. Как можно определить работу выхода электрона А графически?

ВВЕДЕНИЕ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

ПО МАГНЕТИЗМУ

Магнитным полем называется материальная среда, посредством которой осуществляется взаимодействие движущихся электрических зарядов.

Каждая точка магнитного поля характеризуется двумя парамет­рами:

а) вектором индукции магнитного поля в данной точке B – си­ловой характеристикой поля, не зависящей от магнитных свойств среды;

б) вектором напряженности магнитного поля в данной точке Н – характеристикой поля, зависящей от магнитных свойств среды.

Вектором индукции магнитного поля в данной точке называется физическая величина, численно равная силе, действующей на единицу длины прямолинейного проводника с током (равным единице), распо­ложенного перпендикулярно однородному магнитному полю



 

В = F/Il.

 

Единицей измерения вектора индукции является 1 тесла (Тл) – в СИ.

1 тесла – это вектор индукции такого однородного магнитного поля, в котором на прямолинейный проводник длиною 1 м, располо­женного перпендикулярно полю, действует сила в 1 Н, если по про­воднику течет ток 1 А

 

Вектор индукции магнитного поля является силовой характерис­тикой и зависит от величины и конфигурации токов (создающих по­ле), магнитных свойств среды и положения точки в поле.

Среда влияет на величину магнитного поля, создаваемого тока­ми, текущими по проводникам (макротоками), из-за того, что в ней существуют молекулярные тока (микротоки), которые имеют собствен­ное поле и в результате этого усиливают или ослабляют магнитное поле макротоков. Таким образом, вектор индукции магнитного поля характеризует результирующее поле, возникающее в пространстве как суперпозиция поля макро- и микротоков.

Напряженность магнитного поля характеризует исключительно поле, созданное макротоками.

Напряженностью магнитного поля в данной точке называется ве­личина зависящая от величины и конфигурации тока, создающего поле, не зависящая от магнитных свойств среды и численно равная отношению вектора индукции магнитного поля к абсолютной магнитной проницаемости среды

 

где μ0μ = μa – абсолютная магнитная проницаемость среды; μ – относитель-
ная магнитная проницаемость среды – величина, показывающая, во сколько

 

раз численное значение вектора индукции магнитно­го поля в среде изменяется по сравнению
с вакуумом.

Элементарная напряженность магнитного поля определяется дифференциальным законом Био –Савара – Лапласа (рис. М.1)

 

 

где dH – элементарная напряженность, создаваемая элементом тока в точке, находящейся на расстоянии r от этого элемента тока Idl про­водника; α – угол, образованный элементом тока и радиусом-векто­ром, проведенным от этого элемента тока к точке.

Элементарная напряженность dH в данной точке прямо пропорцио­нальна элементу тока, синусу угла между элементом тока и радиусом-вектором, проведенным от элемента тока в точку, где определя­ется dH, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от элемен­та тока до точки.

Элементом тока называется величина, равная произведению силы тока на вектор где вектор численно равен элементарной длине проводника
и совпадает по нап­равлению с током. В векторной форме закон Био-Савара-Лапласа имеет

 

Вектор элементарной напряженности перпендикулярен плоскос­ти, образованной и и направлен таким образом, что с конца вектора поворот кратчайшим путем от к происходит против часовой стрелки (рис. М.2).

Напряженность, создаваемая током, текущим по всей длине про­водника, определяется путем векторного суммирования элементарных напряженностей, создаваемых отдельными элементами тока. Опреде­ленная таким образом формула дает численное значение вектора нап­ряженности магнитного поля в центре кругового тока:

Н = I / 2R,

 

где I – сила тока, текущего по проводнику; R – радиус кругового тока.

По этой формуле устанавливается единица измерения напряжен­ности в СИ, называемая
1 А/м.

1 А/м – это напряженность в центре кругового контура радиу­сом 1 м с током 2 А.

Графически магнитное поле изображается с помощью линий век­тора магнитной индукции (силовые линии).

Линией вектора магнитной индукции или силовой линией называ­ется линия, в каждой точке которой вектор индукции направлен по касательной к ней.

Свойства линий вектора магнитной индукции:

1. Линии вектора индукции всегда являются замкнутыми. Это отражает вихревой характер магнитного поля.

2. Через данную точку магнитного поля может проходить только одна линия вектора магнитной индукции. Линии вектора В не пересе­каются.

3. Направление линий вектора магнитной индукции связано с направлением создающего поле тока правилом правого винта.

4. Плотность линий вектора магнитной индукции, то есть число линий, проходящих через единицу площади перпендикулярной поверх­ности, определяет величину вектора магнитной индукции.

Интеграл по поверхности S от произведения к нормальной эле­ментарной поверхности dS составляющей вектора магнитной индукции Вn и площади dS элементарной поверхности называется потоком век­тора магнитной индукции через эту поверхность, т. е.

Так как

В однородном магнитном поле поток вектора магнитной индукции через плоскую поверхность, расположенную перпендикулярно полю, определяется формулой

Ф = BS

 

На основании этой формулы устанавливается единица измерения потока вектора магнитной индукции – вебер (Вб).

1 вебер (Вб) есть поток вектора магнитной индукции через поверхность 1 м2, расположенную перпендикулярно магнитному полю с вектором магнитной индукции 1 тесла.

Одним из фундаментальных явлений магнетизма является электроманитная элект­ромагнитная индукция.

5 Зак. 18
Явление возникновения ЭДС в контуре при всяком изменении потока вектора магнитной индукции через площадь, ограниченную конту­ром называется электромагнитной индукцией (рис. М.3).

Величина ЭДС индукции равна скорости изменения потокосцепления контура, т. е. скорости изменения полного потока магнитной индукции, сцепленного с контуром, взятой со знаком « – »

Рис. 3.7

 

Последнее равенство называют законом Фарадея для электромаг­нитной индукции.

Для соленоида потокосцепление определяется как произведение числа витков на магнитный поток через один виток

 

ψ = Фw.

 

Знак минус в законе Фарадея обусловлен правилом Ленца: ЭДС индукции всегда имеет направление, при котором вызываемый ею ток своим магнитным полем препятствует изменению потока магнитной ин­дукции, вызвавшему ЭДС индукции.

В многообразии проявлений электромагнитной индукции как осо­бо важные случаи выделяют явления самоиндукции и взаимоиндукции.

Явление возникновения ЭДС индукции в контуре за счет измене­ния собственного потока магнитной индукции называется явлением самоиндукции.

Явление возникновения ЭДС индукции в одном контуре в резуль­тате изменения тока в другом контуре называется взаимной индукци­ей.

В отношении к этим двум явлениям контуры соответственно характеризуются индуктивностью L и взаимной индуктивностью М, ко­торые в СИ измеряются в генри (Гн).

Индуктивностью контура L называется физическая величина, чис­ленно равная собственному потоку магнитной индукции, сцепленному с контуром ψ0 при единичной силе тока в контуре (статическое оп­ределение)

 

 

Индуктивностью контура L называется физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции εL, возникающей в контуре при скорости изменения тока в контуре, равной единице (динамическое определение).

 

 

Индуктивность контура зависит от геометрической формы, разме­ров контура и магнитных свойств сердечника и среды.

Взаимной индуктивностью М называется физическая величина, численно равная потоку магнитной индукции, сцепленному с одним контуром ψ1 при единичной силе тока в другом контуре (статическое определение)

 

 

Индуктивностью контура М называется физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции ε1, возникающей в контуре при скорости изменения тока в контуре, равной единице (динами­ческое определение)

 

 

 

Работа № 4


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!