Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Вывод приближенной формулы для определения удельного
заряда электрона На основе изучения устройства, принципа действия и применения электронных ламп, в частности диода, возможно опытное определение удельного заряда электрона , поскольку эта величина входит в аналитическое выражение анодной характеристики. Применительно к диоду с плоскими параллельными электродами анодная характеристика описывается формулой (16 П 1) из приложения 1. Выведем приближенную формулу для расчета удельного заряда электрона с плоскопараллельными электродами, рассматривая диод как конденсатор (рис. 3.3), емкость которого: , (3.1) где – абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, – площадь пластин конденсатора и – расстояние между пластинами. Если катод нагрет до определенной температуры, то эмитированные им электроны устремляются к аноду, создавая ток: , (3.2) где – заряд между катодом и анодом, – время полета электрона от катода к аноду. За это время все электроны, находящиеся между анодом и катодом, попадут на анод. Теория тока, ограниченного объемным зарядом, дает, что заряд удовлетворяет следующим соотношениям < < , где – заряд на обкладках конденсатора в отсутствии эмиссии. По определению, заряд, находящийся на обкладках плоского конденсатора, равен: или . (3.3) Тогда с учетом уравнения (3.3) уравнение (3.2) преобразуется: . (3.4) Умножив числитель и знаменатель (3.4) на , получим: , (3.5) где – средняя скорость движения электронов. Если считать движение электронов равноускоренным и пренебречь их начальной скоростью, то можно записать: , где – конечная скорость электрона, достигшего анода, тогда: . (3.6) Из закона сохранения энергии найдем скорость : . (3.7) Подставив в уравнение (3.6) значение конечной скорости из (3.7), получим зависимость между током и напряжением: . (3.8) Точное выражение для плотности тока имеет вид: . (3.9) Эта формула носит название уравнения Богуславского–Ленгмюра или «закона 3/2». Вывод формулы приводится в приложении 1. Отсюда можно определить величину удельного заряда электрона: . (3.10) Зная площадь электродов , расстояние между ними , силу тока и напряжение , по формуле (3.10) можно найти удельный заряд электрона.
|