Измерения и обработка результатов

1. Собрать электрическую схему, соответствующую рисунку 2.

2. Включить выпрямитель ВС-24 и с помощью потенциометра R установить величину тока накала около 1 А.

3. Включить выпрямитель УИП-1.

Через пять минут, после установления теплового равновесия, измерить величину тока накала - I_н и получить данные вольтамперной характеристики. Для этого, постепенно увеличивая анодное напряжение от 0 до 600 В (через 100 В), измеряют величину анодного тока - I_A лампы. Данные заносят в таблицу 1.

 

Таблица 1.

UН1 =	IН1=	• • •	UН4=	IН4=
UA	IA		UA	IA
RH1	t= T=		RH4	t= T=

4. Изменить величину тока накала и получить для него данные вольтамперной характеристики. Задание 3 повторить 3-5 раз. 

5. Построить графики вольтамперных характеристик для всех напряжений накала. Определить по ним величину тока насыщения.

По измеренным значениям напряжения и тока накала лампы определить величину сопротивления нити накала в рабочем режиме:

                                                                 (2),

занести полученные значения в таблицу 1.

Температуру t нити накала определить, используя формулу температурной зависимости для сопротивления проводника:

,                                                        (3),

где R_o - сопротивление нити накала при t = 0°C (значение R_o  дано в приложении), R - сопротивление нити накала при температуре t.

Для определения работы выхода А можно воспользоваться любыми двумя значениями тока насыщения при соответствующих температурах нити накала –  Т₁ и Т₂. По формуле Ричардсона-Дэшмана можно написать:

Найдем отношение токов насыщения:

.

Логарифмируя полученное соотношение, получим:

,

откуда следует выражение для работы выхода:

Приложения

1. Сопротивление нити накала лампы при комнатной температуре равно R₀=1 Ом.

2. Температурный коэффициент сопротивления вольфрама b = 0,052 °С^-1.

 

Рис. 3. Цоколевки вакуумных диодов.

 

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой электрический ток в вакууме?

2. В чем суть явления термоэлектронной эмисии?

3. Каким законам подчиняется сила тока в электронной лампе?

4. Какие физические причины препятствуют выходу электронов из металла?

5. Как объяснить существование тока насыщения?

 

 

Лабораторная работа № 14

Измерение удельной теплоемкости твердых тел

 методом калориметра

Цель работы:

определение удельной теплоемкости твердых тел и проверка закона Дюлонга и Пти для металлов.

Литература:

1. И.В.Савельев. Курс общей физики. т. 1. – М.: Наука, 1982. §114

2. И.В.Савельев. Курс общей физики. т. 3. – М.: Наука, 1987. §§46, 48.

3. Е.М.Гершензон, Н.Н.Малов, А.Н.Мансуров, В.С.Эткин. Курс общей физики: Термодинамика. – М.: Просвещение, 1982. § 10.8

Приборы:

калориметр, регулятор напряжения РНШ или ЛАТР, амперметр, вольтметр, милливольтметр, секундомер.

Введение

В твердых кристаллических телах атомы, молекулы или положительные ионы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, совершают малые колебания около положения равновесия. Классическая теория теплоемкости исходит из того, что колебания отдельных частиц в решетке независимы друг от друга и происходят с одной и той же частотой w. Таким образом, каждая частица представляет собой гармонический осциллятор, имеющий три колебательных степени свободы. Средняя энергия, приходящаяся на одну колебательную степень свободы зависит от температуры кристалла и равна кТ. Внутренняя энергия одного моля вещества при сделанных предположениях равна U=3N_AkT, где N_A - число Авогадро. Молярная теплоемкость при постоянном объеме

определяется следующим образом:

.

       Поскольку при условии V=const тело (система) не совершает работы, то вся полученная теплота идет на увеличение внутренней энергии:

                                            (1)

здесь R - универсальная газовая постоянная.

Соотношение С_V = 3R выражает закон Дюлонга и Пти:

молярная теплоемкость простых (одноатомных) веществ равна 3 R..

Этот закон был открыт экспериментально, и он достаточно хорошо описывает теплоемкость твердых тел при относительно высоких (порядка комнатной) температурах. Цель данной работы заключается в измерении теплоемкости твердых тел при высоких температурах.