Изучение распределения Максвелла

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (ТУСУР)

Кафедра Физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу общей физики

ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА

Проверил                                                                              Выполнили

Преподаватель      

“12” ноября 2021 г

2021

ВВЕДЕНИЕ

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

1. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ  ИЗМЕРЕНИЙ

Установка для проведения экспериментов представляет собой настольный блок, внешний вид которого схематически представлен на рис. 1.1.

[pic 1]

1 - выключатель;

         2 - рукоятка «Давление»;

3 - рукоятка «Реверс»;

4 - кнопки выбора;

5 - рукоятка «Накал лампы»;

6 - рукоятка «Напряжение анода»;

7 - рукоятка «Нагрев нити»;

8, 9 - переключатели;

10, 11 - режимы работы измерительных приборов;

12 - лампочки;

13 – электронная лампа

Рисунок 1.1 – Внешний вид лабораторной установки.

Схема включения электронной лампы представлена на рисунке 1.2.

[pic 2]

Рисунок 1.2 - Электрическая схема установки.

Методика эксперимента заключается в следующем: с помощью кнопки «Сеть» включается лабораторная установка, соответствующей кнопкой выбирается работа «Распределение Максвелла», рукояткой «Накал лампы» устанавливается максимальные значения тока и напряжения накала. Лампе дается возможность прогреться (при выходе на установившийся тепловой режим через окно в передней панели наблюдается светящийся термокатод, ток в анодной цепи перестает расти). Далее снимается зависимость тока анода от напряжения задержки. Регулировка задерживающего напряжения производится рукояткой «Напряжение анода». 

1. ОСНОВНЫЕ РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Формула расчета углового коэффициента линеаризованной зависимости по методу наименьших квадратов:

.                                                                   (2.1)       [pic 3]

Температура катода Т выражается из формулы углового коэффициента линеаризованных зависимостей:

,                                                                                                 (2.2) [pic 4]

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

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

Формула расчета погрешности методом наименьших квадратов:

.                                                                (2.3)[pic 5]

Формула для нахождения среднеквадратичной скорости электрона:

,                                                                                      (2.4)[pic 6]

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

T – температура;

  – масса электрона (9,1*10-31 кг).[pic 7]

Формула для нахождения средней скорости электрона:

.                                                                                         (2.5)[pic 8]

Формула для нахождения наиболее вероятной скорости электрона:

.                                                                                        (2.6)[pic 9]

1. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

Воспользовавшись исходными данными, показаниями и вышеуказанными формулами можно представить таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Результаты прямых и косвенных измерений