Logo
Logo

Вакуумный диод

Разбалловка

1.1  ?? Измерьте сопротивление спирали $R_0$ при комнатной температуре с максимальной точностью. Опишите, каким образом можно подтвердить, что измерение было произведено действительно при комнатной температуре.

1 Изображена схема измерения 0.20
2 Записаны результаты прямых измерений силы тока и напряжения 0.10
3 Рассчитано $R_0$. Полученное значение лежит в в диапазоне $[5{,}5;7{,}5]$ Ом 0.80
4 Описана методика, позволяющая удостоверится в том, что измеренный $R_0$ соответствует комнатной температуре. 0.40
5 Приведены результаты измерений, и на их основании сделан вывод о соответствии $R_0$ комнатной температуре. 0.30
1.2  ?? Подавая на спираль разные напряжения с источника питания, измерьте зависимость температуры спирали от протекающего через неё тока $I_н$. При проведении измерений, каждый раз дожидайтесь, пока температура спирали перестанет изменяться после установления нового, поданного на нее напряжения. Исследуйте диапазон токов накала от $0$ до $170~мА.$ Постройте графики зависимости $T(I_н)$.

1 Изображена схема эксперимента 0.20
2 Представлены результаты не менее чем 5 прямых измерений $I_н$ и $U$ 0.50
3 Измерения проводились во всём диапазоне $I_н \in [0;170] \text{ мА}$ 0.30
4 Получено выражение для температуры нити накала $T = T_0+( \frac{R}{R_0}-1)/\alpha$ 0.20
5 Приведены результаты расчета $T$ для всех рабочих точек 0.10
6 Обозначены оси и разумно выбран масштаб осей 0.20
7 На график нанесены все экспериментальные точки. 0.20
8 Проведена градуировочная кривая $T(I_н)$ 0.30
2.1  ?? Измерьте зависимость анодного тока $I$ от напряжения между анодом и катодом $U$. Напряжение на источнике питания меняйте в диапазоне от $0$ до $30~В.$ Эта зависимость в некотором диапазоне напряжений может быть описана с помощью степенной функции:
$$I=A\cdot U^{n},\tag{2}$$ где $A$ – некоторый постоянный размерный коэффициент.
Построив линеаризованный график зависимости, определите показатель степени $n$.

1 Представлен результат измерения силы тока накала $I_{н1}$ (от двух батареек АА) 0.20
2 Обосновано, что напряжение на выходе источника примерно равно напряжению между анодом и катодом вакуумного диода. 0.10
3 Представлены результаты не менее чем 12 прямых измерений силы анодного тока $I$ и напряжения на лампе $U$. 1.20
4 Измерения проводились во всём диапазоне $U \in [0;30] \text{ В}$ 0.10
5 Обозначены оси и разумно выбран масштаб осей 0.20
6 На график нанесены все экспериментальные точки. 0.10
7 Через все рабочие точки проведена гладкая кривая 0.20
8 Предложены координаты, в которых график ВАХ может выглядеть прямой. 0.20
9 Представлены данные для построения линеаризованного графика. 0.30
10 Если на линеаризованном графике отсутствует нелинейный участок, то остальные пункты не оцениваются!
11 Обозначены оси и разумно выбран масштаб осей линеаризованного графика. 0.10
12 На линеаризованный график нанесены все экспериментальные точки. 0.10
13 Выбран рабочий диапазон точек, на котором зависимость линейна и проведена соответствующая прямая 0.50
14 Рассчитано $n$. Полученное значение лежит в в диапазоне $[1{,}4;1{,}7]$ 1.00
2.2  ?? Измерьте вольт-амперную характеристику $I(U)$ диода при токе нити накала $I_{н2}=130~мА$ и $I_{н3}=120~мА$. Для этого модифицируйте схему питания нити накала так, чтобы появилась возможность регулировки тока накала. Опишите эти изменения. Нанесите зависимости $I(U)$ при разных токах накала на один график. Кратко опишите по какой причине виды графиков при токе накала $I_{н2}$ и $I_{н3}$ отличаются.

1 Предложен метод изменения силы тока накала 0.20
2 Приведена схема эксперимента 0.10
3 Представлены результаты не менее чем 12 прямых измерений силы анодного тока $I$ и напряжения на лампе $U$ для $I_{н2} = 130\text{ мА}$. 1.00
4 Представлены результаты не менее чем 12 прямых измерений силы анодного тока $I$ и напряжения на лампе $U$ для $I_{н3} = 120\text{ мА}$. 1.00
5 На график нанесены все экспериментальные точки. 0.20
6 Через все рабочие точки проведены гладкие кривые 0.10
7 Описаны отличия графиков ВАХ при больших анодных токах: для большего тока накала крутизна графика растёт, а для меньшего - уменьшается. 0.20
8 При объяснении различия вида ВАХ указано на большее количество электронов, вылетающих из катода за единицу времени для больших токов накала. 0.50
9 При объяснении различия вида ВАХ качественно объяснено, почему анодный ток не увеличивается скачком (объёмный заряд). 0.50
10 При объяснении различия вида ВАХ произведено сравнение токов насыщения для различных токов накала. 1.10
3  ?? Установите на источнике питания напряжение $30~В.$ Измерьте зависимость анодного тока $I_{30}$ от температуры нити накала. Постройте линеаризованный график измеренной зависимости. Определите по графику энергию $E$, укажите ее значение в электронвольтах (эВ).

1 Представлены результаты не менее чем 5 прямых измерений силы анодного тока $I$ и силы тока накала $I_{н} $. 0.30
2 Указано, что ток насыщения пропорционален числу вылетающих из катода в единицу времени электронов 0.20
3 На основании формулы из условия предложены верные координаты для линеаризации 0.40
4 Если на линеаризованном графике отсутствует нелинейный участок , то остальные пункты не оцениваются!
5 Обозначены оси и разумно выбран масштаб осей линеаризованного графика. 0.20
6 На линеаризованный график нанесены все экспериментальные точки. 0.10
7 M1 Выбран рабочий диапазон точек, на котором зависимость линейна (при малых токах накала) и проведена соответствующая прямая 0.70
8 M2 На графике проведена прямая линия, приближающая результаты измерений 0.10
9 M1 определён угловой коэффициент наклона аппроксимирующей прямой, построенной на линейном участке графика. 0.50
10 M2 определён угловой коэффициент наклона аппроксимирующей прямой, построенной по всем точкам графика. 0.10
11 M1 Рассчитанная разность энергий $E\in [2{,}9;3{,}8] \text{ эВ}$ 1.20
12 M2 Рассчитанная разность энергий $E\in [2{,}0;4{,}0] \text{ эВ}$ 0.20
4  ?? Измерьте зависимость анодного тока $I_9$ от тока, текущего через катушку $I_м$. Измерения проведите в диапазоне токов катушки от $0$ до $2~А$ (при большем значении тока катушка может перегореть). Подключите еще одну батарейку «Крона» в цепь питания анода. Вновь измерьте зависимость анодного тока $I_{18}$ от тока, текущего через катушку $I_м$.

Отнормируйте силу тока, текущую через анод на максимальное значение силы тока в соответствующем эксперименте, то есть рассчитайте величины:

$$ i_9=\frac{I_9}{I_{9max}}~и~~ i_{18}=\frac{I_{18}}{I_{18max}}.\tag{4}$$

Постройте зависимости $i_9(I_м)$ и $i_{18}(I_м)$ на одном графике. Определите, при каком токе, текущем через катушку, анодный ток падет в два раза в случае питания цепи анода одной батарейкой «Крона» и двумя батарейками «Крона». Кратко объясните различие в значениях найденного тока для двух случаев.

1 Представлены результаты не менее чем 7 прямых измерений силы анодного тока $I_9$ и силы тока через катушку $I _м $. 0.40
2 Представлены результаты не менее чем 7 прямых измерений силы анодного тока $I_18$ и силы тока через катушку $I _м $. 0.40
3 Измерения проводились во всём диапазоне $I_м \in [0;2] \text{ А}$ 0.20
4 Проведена нормировка сил тока 0.20
5 Обозначены оси и разумно выбран масштаб осей 0.10
6 На график нанесены все экспериментальные точки. 0.10
7 Через все рабочие точки проведены гладкие кривые 0.20
8 Определена сила тока через катушку, при которой анодный ток, создаваемый источником 9В, уменьшается в 2 раза. 0.40
9 Определена сила тока через катушку, при которой анодный ток, создаваемый источником 18В, уменьшается в 2 раза. 0.40
10 Объяснение различия $I_{м9}$ и $I_{м18}$ различием средних скоростей электронов, движущихся от катода к аноду. 1.00