Изучение распределения Максвелла. Лабораторная работа по курсу общей физики изучение распределения максвелла преподаватель Студенты гр. 3511
![]()
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра Физики ОТЧЁТ Лабораторная работа по курсу общей физики ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСВЕЛЛА Преподаватель Студенты гр. 351-1 ___________В.А.Бурдовицин __________Г.В.Гармаев «» апреля 2022г. __________Муран.М.О _________Дукина.А.А 2022г. ВВЕДЕНИЕ Целью данной работы является изучение распределения по скоростям электронов, эмитированных термокатодом и сравнения полученного распределения полученного распределения с максвелловским. 1. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ. Установка представляет собой настольный блок, внешний вид которого схематически представлен на рисунке 1.1 ![]() 1 — Выключатель, 2, 3 — Рукояти (давление, реверс), 4 — Кнопки выбора лабораторной работы, 5 — Рукоятка «Накал лампы», 6 — Рукоятка «Напряжение анода», 7 — Рукоятка «Нагрев нити», 8, 9 — Переключатели режимов работы измерительных приборов, 10, 11 — Измерительные приборы, 12 — Индикаторные лампы, 13 — Электронная лампа. Рисунок 1.1 — Схема экспериментальной установки Схема включения электронной лампы представлена на рисунке 1.2 Рисунок 1.2 — Электрическая схема установки Методика эксперимента заключается в следующем. При подаче тока на накал лампы вокруг неё создаётся электронное облако. Изменяя задерживающую разность потенциалов между катодом и анодом лампы можно узнать распределение электронов по кинетической энергии и скоростям. Установление зависимости между количеством электронов достигших анода от величины задерживающего напряжения, сравнение характера этой зависимости с той, что предсказывает теория, является содержанием эксперимента. 2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЁТНЫЕ ФОРМУЛЫ Формула распределения частиц по скоростям в потоке ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Формула нахождения тока анодного тока ![]() ![]() Логарифмируя выражение (2.3), получим: ![]() Формула нахождения наиболее вероятной скорости ![]() ![]() Формула нахождения средней скорости ![]() ![]() Формула нахождения среднеквадратичной скорости ![]() ![]() 3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ Результаты измерения анодного тока приведены в таблице 3.1 Таблица 3.1 — Результаты измерений анодного тока
Согласно результатам Таблицы 3.1, строится график отношения ln(Ia) от Uз. График приведён на рисунке 3.1. ![]() ![]() ![]() ![]() Для построения прямых использовались «правильные точки», которые были найдены с помощью МНК. Коэффициенты равны k1 = -0.01, b1 = -2,014 (жёлтая прямая); k2 = -0.01, b2 = -2,036 (оранжевая прямая); k3 = -0.01, b3 = -2,054 (синяя прямая). Выразим температуру из формулы 2.3: ![]() Тогда ![]() ![]() ![]() Найдём наиболее вероятную, среднюю и среднеквадратичную скорости электронов при ![]() ![]() ![]() ![]() ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основании выполненных вычислений зависимости ln(Ia) от Uз с помощью линейных характеристик можно сделать вывод, что уравнение ![]() Было подтверждено распределение электронов по скоростям, согласно максвелловскому распределению. |