Методические указания к выполнению лабораторных занятий по дисциплине «физика» Алмалык 2020

N,	I, A	r, м	H, A/м	B, Tл
Εп
1
2
3

4.Вычисляется МДС и рисуются графики функций Н = f(I) , ε_M = f(I)
5.Для каждого найденного в эксперименте значения напряженности магнитного поля определяют величину магнитной индукции и рисуют график функции В = f(I)
Контрольные вопросы:
1.Какими свойствами обладает вектор напряженности магнитного поля и вектор магнитной индукции?
2.Что означает закон Био-Савара-Лапласа?
3.Что такое магнитно движушая сила (МДС)? От каких физических величин она зависит?
4.Как выражаются физические величины, характеризующие Тороид и создаваемое в нем магнитное поле?


Лабораторная работа № 13


Изучение термоэлектронной эмисии и определение температуры катода


Цель работы: Изучение явления термоэлектронной эмиссии с помощью лампового диода, проверка закона Богуславского-Ленгмюра.
Приборы и принадлежности: двухэлектродная электронная лампа (диод), два вольтметра, микроамперметр, потенциометр, реостат, источник по­стоянного напря­жения в 120 в, источник постоянного или переменного напряжения в 6 В.


Теоретические сведения

Термоэлектронная эмиссия. Свободные электроны (в 1 см³ имеется 10²²–10²³ электронов), находящиеся в состоянии беспорядочного движения, не выходят из металла, так как их удерживают электрические силы. Возникают эти силы в результате двух причин:

1) между свободными электронами и положительно заряженной ионной решеткой существуют силы взаимодействия;
2) в результате теплового движения некоторые из свободных электронов, находящихся вблизи поверхности металла, могут перейти эту поверхность и несколько удалиться от нее, поэтому поверхность металла окутана электронной оболочкой, толщиной порядка нескольких межатомных расстояний в металле. Эта электронная оболочка заряжена отрицательно, а поверхность металла вследствие обеднения ее электронами – положительно. Следовательно, возни­кает сила, притягивающая электрон и мешающая ему выйти.
Эти причины приводят к возникновению в поверхностном слое металла потенциального барьера. Для того чтобы электрон мог пройти через этот барьер и удалиться из металла, необходимо совершить работу. Работа, которую надо совершить на освобождение электрона e из металла, называется работой выхода A:
A=e, (1)
где e – заряд электрона,  – поверхностный скачок по­тенциала или контактная разность потенциалов между металлом и окружающей средой. Работа выхода не­одинакова для различных металлов и зависит от их струк­туры.
При невысоких температурах энергия свободных элект­ронов меньше работы выхода.
Эмиссию (испарение) электронов с поверхности металла можно получить:
1) при нагревании металла – имеем термоэлектронную эмиссию;
2) при помещении металла в сильное электрическое поле, которое “подхватывало” бы электроны с поверхности металла (холодная эмиссия);
3) при облучении металла светом – получим фотоэффект;
4) при бомбардировке поверхности металла электронами, ионами или другими частицами (вторичная термоэлект­ронная эмиссия).
Из вольт-амперной характеристики видно, что с увеличением анодного напряжения (U_a) анодный ток тоже возрастает. При этом действительно увеличивается число электронов приходящих в анод.
Зависимость анодного тока от анодного напряжения (рис. 1) не совпадает с законом Ома для справедливого для проводников. Аналитическую формулу кривой характеризующей зависимость I_a=f(U_a) теоретически определили Богуславский и Ленгмюр. Эта формула имеет следующий вид:
I_a=BU_a^3/2.
Эта формула называется законом Богуславского-Ленгмюра.