Изучение токопереноса в плазме тлеющего разряда. - 10 стр.

UptoLike

Рубрика: 

питания.
Будьте осторожны при работе с источником, он выдает 600 В, 400
мАмало не покажется!
3. Придвигать анод к катоду до зажигания разряда (не касаться анодом
катода !), с помощью реостата установить разрядный ток I =10 мА.
4. Удалять анод от катода с шагом 5 мм, поддерживая с помощью
реостата неизменным разрядный ток. На каждом шаге измерять
напряжение на разряде U. Процесс проводить до такого расстояния
катод-анод x, пока возможно поддерживать разрядный ток.
5. Провести описанную процедуру для пяти значений разрядного тока,
увеличивая его каждый раз на 5 мА. Для каждого значения тока
подбирать максимальный промежуток изменения расстояния
x
.
6. Построить графики зависимости
(
)
xU для всех значений разрядного
тока. Аппроксимировать графики линейным трендом, определить в
каждом случае напряженность электрического поля
dxdUЕ
=
.
7. Полагая, что ток разряда равномерно распределен по сечению
плазменного столба, которое принять равным внутреннему сечению
разрядной трубки
2S
см
2
, найти для каждого случая плотность тока
SIj
.
8. По формуле (8) найти значения удельной проводимости
λ
, с помощью
формул (7) и (12) определить для каждого случая степень ионизации
Nn
η
. На основании результата сделать заключение о сохранении
при изменении тока зависимости, задаваемой формулой (8), т.е.
применимости закона Ома в данном случае. Для оценки принять
значения входящих параметров
σ
10
-18
м
2
, V
10
6
м/с.
1.5. Контрольные вопросы и задания
1. Почему под действием постоянной силы
eE
F
=
электроны в плазме и
проводнике движутся не равноускоренно, а равномерно?
2. Оцените напряженность поля E, при которой в проводнике нарушается
соотношение (13), т.е. становится неприменим закон Ома. Для оценки
возьмите медь (плотность
ξ
9 кг/дм
3
, атомный вес А = 64,
электропроводность
λ
=3·10
7
(Ом·м)
-1
) и считайте, что на каждый атом
приходится один свободный электрон. Тепловую скорость электронов
V оцените, полагая их энергию равной, согласно распределению
Ферми, нескольким эВ. Сравните плотность тока для такого поля с
максимально допустимой плотностью тока в медном проводнике j
m
=
10
3
А/см
2
.
3. На каких частицах рассеиваются переносящие ток электроны в данном
эксперименте?
4. Оцените при каком давлении газа становится неприменим закон Ома в
данном эксперименте. Почему закон Ома теряет силу даже в
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                       питания.

                    Будьте осторожны при работе с источником, он выдает 600 В, 400
                    мА – мало не покажется!

                    3. Придвигать анод к катоду до зажигания разряда (не касаться анодом
                       катода !), с помощью реостата установить разрядный ток I =10 мА.
                    4. Удалять анод от катода с шагом 5 мм, поддерживая с помощью
                       реостата неизменным разрядный ток. На каждом шаге измерять
                       напряжение на разряде U. Процесс проводить до такого расстояния
                       катод-анод x, пока возможно поддерживать разрядный ток.
                    5. Провести описанную процедуру для пяти значений разрядного тока,
                       увеличивая его каждый раз на 5 мА. Для каждого значения тока
                       подбирать максимальный промежуток изменения расстояния ∆x .
                    6. Построить графики зависимости U ( x ) для всех значений разрядного
                       тока. Аппроксимировать графики линейным трендом, определить в
                       каждом случае напряженность электрического поля Е = − dU dx .
                    7. Полагая, что ток разряда равномерно распределен по сечению
                       плазменного столба, которое принять равным внутреннему сечению
                       разрядной трубки S ≈ 2 см2, найти для каждого случая плотность тока
                        j≈I S.
                    8. По формуле (8) найти значения удельной проводимости λ , с помощью
                       формул (7) и (12) определить для каждого случая степень ионизации
                       η ≈ n N . На основании результата сделать заключение о сохранении
                       при изменении тока зависимости, задаваемой формулой (8), т.е.
                       применимости закона Ома в данном случае. Для оценки принять
                       значения входящих параметров σ ≈ 10-18м2, V ≈ 106 м/с.

                1.5. Контрольные вопросы и задания
                   1. Почему под действием постоянной силы F = eE электроны в плазме и
                      проводнике движутся не равноускоренно, а равномерно?
                   2. Оцените напряженность поля E, при которой в проводнике нарушается
                      соотношение (13), т.е. становится неприменим закон Ома. Для оценки
                      возьмите медь (плотность ξ ≈ 9 кг/дм3, атомный вес А = 64,
                      электропроводность λ =3·107 (Ом·м)-1) и считайте, что на каждый атом
                      приходится один свободный электрон. Тепловую скорость электронов
                      V оцените, полагая их энергию равной, согласно распределению
                      Ферми, нескольким эВ. Сравните плотность тока для такого поля с
                      максимально допустимой плотностью тока в медном проводнике jm =
                      103 А/см2.
                   3. На каких частицах рассеиваются переносящие ток электроны в данном
                      эксперименте?
                   4. Оцените при каком давлении газа становится неприменим закон Ома в
                      данном эксперименте. Почему закон Ома теряет силу даже в


PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com