3id!250

158 Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki

Podczas przeprowadzania pomiarów badana jest zależność prądu anodowego l_aw funkcji indukcji B przy ustalonym napięciu anodowym U„. Dla wartości indukcji mniejszej od wartości krytycz.ncj B_łr (B<B_l(r) tory elektronów są stosunkowo słabo zakrzywiane (rys. 20.3b) i prawic wszystkie elektrony dochodzą do anody, a więc obserwowany prąd anodowy jest duży (rys. 20.4). W przeciwnym przypadku, tzn. gdy B>B_tl, tory elektronów są zbyt mocno zakrzywione (rys. 20.3d), w wyniku czego tylko niektóre elektrony dochodzą do anody i w obwodzie anodowym płynie już znacznie mniejszy prąd I„. Punkt gwałtownej zmiany prądu anodowego odpowiada wartości krytycznej indukcji magnetycznej. Tory elektronów są wówczas styczne do powierzchni anody (rys. 20.3c).

Rysunek 20.4 przedstawia typową zależność l„ = f (B) i graficzny sposób wyznaczenia wartości B^, która geometrycznie odpowiada punktowi przegięcia charakterystyki. W rzeczywistości elektrony opuszczające katodę nic mają jednakowej prędkości równej wartości wyliczonej ze wzoru (20.7). Ich prędkości są różne, chociaż statystycznie rozłożone wokół tej wartości. Wynikiem tego jest nachylenie badanej charakterystyki (rys. 20.4) tym większe, im większe jest statystyczne rozmycie wartości prędkości elektronów, a rośnie ono ze wzrostem napięcia anodowego U_a.

Wstawiając zależności (20.7), (20.8) i (20.9) do wzoru (20.6) po przekształceniach otrzymuje się zależność:

8 U.

(20.10)

Ry*. 20.4. Typowa eksperymentalna charakterystyka I, -f{B) dt» efektu magnetronowego w diodzie oraz sposób wyznaczania punktu krytycznego

20.2. Opis układu pomiarowego

W niniejszym ćwiczeniu efekt magnetronowy jest badany przy wykorzystaniu diody lampowej EY-51 umieszczonej wewnątrz cewki. Schemat układu pomiarowego przedstawiono na rysunku 20.5. Układ diody i cewki wraz z zasilaczem obwodu żarzenia i obwodu anodowego umieszczony jest na wspólnej płycie. Zasilacz diody wraz z potencjometrem suwakowym R jest obudowany') przymocowany do płyty. Potencjometr suwakowy R służy do regulacji napięcia anodowego.

Na płycie wyprowadzone są zaciski:

• do zasilacza cewki - oznaczone literą /

• do pomiaru napięcia anodowego - oznaczone literą U„

• do pomiaru prądu anodowego - oznaczone literą I_a.

Rys. 20.5. Schemat układu da pomiaru efektu magnetronowego

20.3. Przeprowadzenie pomiarów

1. Zaznajomić się z poszczególnymi elementami układu.

2. Na przyrządach pomiarowych ustawić następujące podzakresy:

• woltomierz - zakres 30 V

• mikroamperomierz - zakres 750 pA,

• potencjometr suwakowy do regulacji napięcia anodowego U_a - na zero

• miliamperomierz - zakres 750 mA.

3. Połączyć układ według schematu przedstawionego na rysunku 20.5.

4. Włączyć zasilacz diody i odczekać około 5-10 minut na nagrzanie lampy.

5. Potencjometrem suwakowym R ustawić napięcie anodowe na wybraną wartość U_a z zakresu 5-15 V.

. 6. Włączyć zasilacz stabilizowany i zmieniając napięcie zasilające cewkę, zmierzyć charakterystykę I_a = f (1). Prąd cewki zmieniać w zakresie od 0 do 400 mA co20mA.

Uwaga: Przy pomiarze zależności /„ = /(/) należy utrzymywać stalą wartość U„. Wyniki pomiarów wpisać do tabeli według wzoru (20.1).