Franck - Hertz
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1. Formation professionelle Commercialisation des produits Enseignement scientifique 10 95 Kem Sf Les appareils servent mettre en vidence la transition quantique discr te des atomes par collision avec des lectrons libres ex p rience de la collision d lectrons de Franck et Hertz Il est aussi bien possible de r aliser des exp riences avec des atomes Hg dans le tube de Franck Hertz au mercure 555 85 dans le four lectrique 555 81 pour 230 V et 555 82 pour 115 V qu avec des atomes Ne Tube de Franck Hertz au n on 555 870 avec support socle et blindage 555 871 1 Remarques de s curit Ne mettre l alimentation en marche qu apr s avoir bran ch un tube de Franck Hertz Fonctionnement avec le tube au mercure Mettre le cylindre en cuivre la terre par le biais de la tresse O fig 3 la douille de s curit vert jaune Avant la mise en service tablir la liaison avec le four lec trique tant donn que la tension secteur peut tre appliqu e aux douilles de sortie 8 qui sont au dos de l appareil Bien ins rer la sonde de temp rature jusqu au fond du trou borgne fig 2 du tube en cuivre pour viter que le tube au mercure ne s chauffe Si l indication donn e par l affichage 2 6 clignote il y a alors une erreur de montage se rapportant la mesure de la temp rature voir 3 3 1 En cas de hausse brusque du courant du collecteur avec le tube au mercure2. cune couche lumineuse ne peut tre observ e entre les gril les Augmenter la temp rature de la cathode par hausse de la tension appliqu e au potentiom tre 10 Silos m ximos son muy altos la cima de la curva est cortada Reducir la tensi n de control Us y o incrementar la contra tensi n en el caso del tubo con Ne disminuir la tensi n de calentamiento del c todo ver m s adelante Silos m nimos se aproximan a 0 la curva est cortada en la parte interior Disminuir la contratensi n U3 y o aumentar la tensi n de control Uy 3 3 4 2 Tubo con Hg Al aumentar la temperatura del horno y del tubo aumenta la presi n de vapor de Hg y aumenta tambi n la probabilidad de que se produzcan choques con electr nes esto es la corriente transversal y del colector disminuyen Sila corriente del colector se increm nta bruscamente ocurre una descarga en el gas porque la temperatura del horno es insuficiente ajustar inmediatamente la tensi n aceleradora Uz a 0 V y el conmutador del modo de operaci n 3 1 a RESET En el tubo se podr observar la descarga del gas como un destello de color azul En caso de que se haya al canzado realmente el equilibrio t rmico luego de encender el tubo en caso contrario esperar algunos minutos aumentar la temperatura del horno cambiando al valor deseado con el po tenci metro para destornillador 2 2 Si la curva est demasiado llana en particular los prime
3. Designaciones f fk Calentador del c todo fk C todo 91 Rejilla de emisi n ga Rejilla de aceleraci n A Colector S Pin de descarga 1 3 Regleta de conexi n para conectar la interface CASSY p ej de 524 007 Panelde par metros y visualizaci n 2 1 Enchufe hembra DIN para conectar el sensor de temperatura 2 2 Potenci metro para destornillador para ajustar la tem peratura deseada del horno para el tubo de Franck Hertz con Hg Rango aprox 140 C hasta 210 C Preajuste 180 C 2 3 Potenci metro para ajustar la contratensi n Ua 0 10 V 2 4 Potenci metro para ajustar la tensi n excitadora o de control U1 0 5V 2 5 Conmutador selector de par metros y valores medidos Temperatura deseada Us Temperatura actual valor medido o Tensi n de control Ur Contratensi n U3 Tensi n aceleradora U2 Corriente del colector valor medido 2 6 Visualizador digital del par metro o valor seleccionado con 2 5 Visualizaci n en C V nA la contratensi n Us es un valor negativo 2 7 Sortie analogique douilles de 4 mm pour voltm tre appareil de mesure analogique z ro gauche pour l affichage de la grandeur s lectionn e avec 2 5 et d la tension qui lui est proportionnelle avec osetd 100 C21V Ur 1V 21v Us AV eiv U2 10V Vv B 1nA 81V Zone de fonctionnement 3 1 S lecteur du mode de fonctionnement mM Dent de scie rapide pour oscilloscope A Rampe lent
4. la terre du cadre de d monstration et d exp rimentation Curva sobre la pantalla sin tensiones param tricas aplicadas U1 y U3 La forma de la curva est influenciada por las corrientes de des carga causadas por las capacitancias de los cables y tubos Si la curva muestra una forma ondulada particularmente si se trata del tubo con Ne se recomienda mejorar el apantallamiento contra las interferencias de la red p ej conectando atierra los bastidores que soportan al equipo de experimentaci n Fig 9 2 Courbe du tube au mercure Curva del tubo con Hg Fig 9 3 Courbe du tube au n on Curva del tubo con Ne Ajustar la contratensi n Us Valores t picos 1 5 V para el tubo con Hg y 8 V para el tubo con Ne La forma de la curva en el osciloscopio no cambia Aumentar lentamente la tensi n de control LA y observe la curva aparece la forma t pica de la curva de Franck Hertz 3 3 4 Optimizaci n de la curva de FH Si despu s de ajustar los par metros de operaci n como se describi en la secci n 3 3 1 3 la forma de la curva todav a no es satisfactoria entonces usted puede optimarla con las mediciones espec ficas del tubo y a la vez adaptando los par metros del tubo especial de FH que esta operando 3 1 Tubos con Hg y con Ne Al aumentar la tensi n de control Us se disipa la nube de elec trones delante del c todo En consecuencia hay una mayor emisi n de electrones es decir la corriente transversal a tra v
5. Ne opera a temperatura ambiente y est listo para su operaci n despu s de aprox 1 min tiempo de calentamiento del c todo Conectar el horno el ctrico a 8 introducir la sonda de tempe ratura en el agujero ciego a y a 2 1 Luego encender la unidad de operaci n despu s de pocos segundos se ilumina de color rojo el LED 3 4 para el tubo con Hg calentamiento del horno Esperar hasta que el tubo de FH con Pig alcance la temperatura de operaci n aprox de 10 a 15 min el LED indicador 3 4 ilumina verde Atenci n Si la indicaci n en el visualizador 2 6 es intermit ente esto significa que hay un defecto en el dispositivo de me dici n de temperatura El sensor de temperatura no est conectado al conector DIN 2 1 la intermitencia aparece inmediatamente despu s de encender la unidad de operaci n El sensor de temperatura no ha sido insertado en el agujero ciego del cilindro de cobre la intermitencia aparece pocos minutos despu s de encender la unidad de operaci n el horno puede haberse calentado un poco El sensor de temperatura ha salido fuera del agujero ciego luego de alcanzar la temperatura de operaci n la intermitencia aparece pocos segundos despu s de que el sensor ha salido 3 3 2 Ajuste de los instrumentos de medici n Tensi n aceleradora Uz 10V 1Vala salida 3 5 2 7 Hg Ne 0 3 V 0 Voltimetro 10V Registrador XY eje X Var aprox 0 1 V car aprox 0 3 Vie
6. de la curva Los valores de la tensi n y corriente pueden ser le dos directamente del visualizador 2 6 conmu tando el selector 2 5 entre Uz e Fig 5 1 Relev ponctuel de la courbe avec unappareil de mesure ana logique plage de mesure 3 10 V par ex 531 94 ou 531 911 S lecteur du mode de fonctionnement 3 1 positionn sur MAN La tension d acc l ration est r gl e avec le potentiom tre 3 2 Relev des valeurs mesur es obtenu par commutation du s lecteur de mode de fonctionnement 2 5 entre U2 et Registro punto a punto de la curva de FH con un instrumento indicador rango de medici n 3 10 V p ej 531 94 6 531 911 El conmutador del modo de operaci n 3 1 est en la posi ci n MAN La tensi n aceleradora es ajustada con el poten ci metro 3 2 El registro de los datos se realiza conmutando el selector 2 5 entre Uze I Fig 5 2 Relev ponctuel de la courbe avec deux appareils de mesure analogiques plage de mesure 3 10 V par ex 531 94 ou 531911 S lecteur du mode de fonctionnement 3 1 positionn sur MAN ou 4 Choisir la tension U2 avec 3 2 Registro punto a punto de la curva de FH con dos instrumen tos indicadores rango de medici n 3 10 V p ej 531 94 531911 El conmutador del modo de operaci n 3 1 est en la posici n MAN 4 3 2 2 Trac automatique avec un enregistreur XY 3 2 3 Repr sentations l oscilloscope La re
7. imm diatement amener la tension d acc l ration Uz 0 V La d charge de gaz se manifeste aussi Sous forme de lueur bleue dans le tube voir 3 3 4 Fonctionnement avec le tube au n on Un blindage suppl mentaire et une mise la terre des parties conductrices dans l environnement permettent de r duire les perturbations de la courbe dues aux interf rences secteur surtout lorsqu il s agit d tudes l oscilloscope L lectronique sensible de l appareil risque d tre affect e par une d charge d lectricit statique ESD Mesures prendre choisir un lieu d exp rimentation tel qu aucune charge lectrostatique ne puisse tre appliqu e l exp rimen tateur et au mat riel ou assurer la d charge par ex l aide d une tige m tallique tige de raccordement n o de cat 532 16 mise la terre ESD electrostatic discharge LEYBOLD DIDACTIC GmbH ILEYBOLD Mode d emploi 555 88 Instrucciones de servicio 555 861 z 555872 Alimentation de Franck Hertz Douille pour le tube de FH au mercure avec prise DIN C ble de connexion pour tube de FH au n on 7 p les Unidad de operaci n de Franck Hertz Casquillo para el tubo FH de Hg con conector DIN Cable de conexi n para el tubo FH de Ne 7 polos Este dispositivo sirve para estudiar la absorci n de energ a di screta de los tomos al colisionar con electrones libres ex perimento de Franck y Hertz de choques con e
8. mercure 90 Dimensions Poids 21 cm 30 cm 23 cm 3kg Inclus au mat riel livr non illustr c ble de connexion 14 p les pour la connexion d une interface CASSY l alimentation par le connecteur m le 1 3 2 7 Salida anal gica enchufes hembras de 4 mm para el medidor de tensi n dispositivo con agujas y punto cero a la izquierda para la indicaci n de la magnitud selec cionada en 2 5 o la tensi n proporcional a ella all se tiene que ys y 100 C21V Ur 1V ev U AV 81V Ur 10V iv Je 1nA 21V Panelde operaci n 3 1 Conmutador del modo de operaci n M se al diente de sierra r pida para el osciloscopio A se al de rampa lenta p ra el registrador RESET para poner a O V la tensi n aceleradora MAN ajuste manual con 3 2 par un registro punto a punto CASSY Medici n con CASSY mediante 1 3 3 2 Potenci metro para el ajuste manual de la tensi n ace leradora U2 Hg 0 30 V Ne 0 80 V 3 3 Diagrama del circuito experimental 3 4 Diodos luminosos indicadores del tipo de tubo en operaci n Hg en verde por corto tiempo inmediatamente despu s de encender la unidad de operaci n en rojo cuando el horno est calentando en verde en el rango de control temperatura deseada Ne en verde reconocimiento autom tico a trav s del enchufe hembra DIN 1 2 3 5 Enchufes hembras de salida de 4 mm de la tensi n aceleradora U2 10 U Panelde salida de la corriente d
9. ordinateur avec CASSY Fig 7 Visualizaci n de la curva de FH en el osciloscopio Colocar el conmutador del modo de operaci n 3 1 a la posici n tal que la tensi n aceleradora U2 aplicada al tubo de FH tenga la forma de un diente de sierra 3 2 4 Registro asistido por ordenador mediante CASSY Fig 8 Relev assist par ordinateur avec CASSY Pour le trac assist par ordinateur de la courbe de Franck Hertz la tension d acc l ration est pr d finie par logiciel gr ce l interface CASSY s lecteur du mode de fonctionnement 3 1 sur CASSY 1 CASSYpack E 524 007 1 Logiciel Saisie universelle des valeurs mesur es 525 033 Exemple de mesure sur la disquette utilisable comme pr r glage du programme pour ses propres mesures Fig 8 Registro asistido por ordenador mediante CASSY En el registro de la curva de Franck Hertz asistido por ordena dor la tensi n aceleradora es controlada mediante software a trav s de la interface CASSY poner el conmutador 3 1 a la posici n CASSY 1 CASSYpack E Software Adquisici n universal de datos 524 007 525 032 Usted puede usar los ejemplos de medici n suministrados con el disquete para efectuar el registro de valores de sus propios experimentos 3 3 R alisation de l exp rience R aliser le montage ainsi que sp cifi sur les fig 3 8 et mettre l alimentation en marche 3 3 1 R glage de la temp rature voir fig 1 1 fig
10. rechange fig 10 Remplacer le fusible d fectueux par un autre fusible de m me amp rage Ins rer le fusible de rechange et remettre la cartouche en place 4 Reemplazo de los fusibles Si n iluminan el interruptor principal 6 el visualizador 2 6 y tampoco los diodos indicadores 3 4 con seguridad el fusible est fundido Desaloje el cartucho que contiene al portafusibles y al fusible de reserva Fig 10 Reemplazar el fusible defectuoso con uno nuevo Verificar que el fusible nuevo tenga las caracter sticas apropiadas de seguridad Colocar el fusible de reserva e insertar nuevamente el cartucho Fig 10 Important si l interrupteur secteur fonctionne mais pas l affichage ni les diodes d affichage il s agit alors d une perturbation qui ne pourra tre r par e qu en renvoyant l appareil Fig 1 3 Si el interruptor principal ilumina y el visualizador y los diodos indicadores no iluminan entonces ocurre un defecto en el dis positivo el cual deber ser reparado por el fabricante
11. s del tubo se incrementa Cuando se aumenta la contratensi n U3 s lo los electrones cuya energ a sea suficientemente alta alcanzan el colector lo cual hace que la corriente del colector disminuya Silos m ximos son bastante llanos la corriente del colector es muy peque a Incrementar la tensi n de control Us o para el tubo con Hg disminuir la temperatura del horno ver m s adelante para el tubo con Ne aumentar la tensi n de calentamiento del c todo ver m s adelante Sila curva no est bien definida Variar la contratensi n Us Les maxima sont trop hauts la courbe est coup e en haut r duire la tension de drainage U ou et augmenter la tension inverse pour le tube au n on abaisser la tension de chauffage de la cathode voir ci apr s Les minima tendent vers O la courbe est coup e en bas r duire la tension inverse U3 ou et augmenter la tension de drainage Ui 3 3 4 2 Tube au mercure Une augmentation de la temp rature du four et du tube entra ne une augmentation de la pression de la vapeur de Hg et les lectrons ont donc plus de chance d entrer en collision c d qu il y a r duction du courant transversal et du courant du collecteur Le courant du collecteur augmente brusquement d charge de gaz r sultant d une temp rature du four trop faible aussit t r gler la tension d acc l ration U2 sur 0 V donc positionner le s lecteur du mode de fonctionnement
12. 3 Seulement n cessaire pour la r alisation d exp riences avec le tube de Franck Hertz au mercure Le tube de Franck Hertz au n on fonctionne temp rature ambiante Il est d j pr t fonctionner au bout d env 1 min temps de chauffage de la cathode Brancher le four lectrique O ins rer la sonde de temp rature dans le trou borgne a et la brancher 2 1 Mettre l alimen tation en marche avec La LED 3 4 pour le tube au mercure s allume rouge au bout de quelques secondes chauffage du four Attendre que la temp rature de service du tube au mercure dans le four soit atteinte env 10 15 min la LED 3 4 passe maintenant au vert Attention Si l indication donn e dans l affichage 2 6 se met clignoter il s agit l d une erreur de montage sp cifique la mesure de la temp rature La sonde de temp rature n est pas branch e la douille DIN 2 1 clignotement juste apr s avoir mis l alimentation en marche La sonde de temp rature n est pas enfich e dans le trou borgne du cylindre en cuivre clignotement quelques minutes apr s avoir mis l alimentation en marche il se peut que le four ait d j un peu chauff La sonde de temp rature est sortie du trou borgne du cylindre en cuivre une fois que la temp rature de service a t atteinte clignotement quelques secondes apr s qu elle soit tomb e 3 3 2 R glage du mat riel de mesure Tension d acc l ration U2 10 V2 1 V l
13. 3 1 sur RESET La d charge de gaz se manifeste aussi sous forme de lueur bleue dans le tube Si l quilibre thermique tait effectivement atteint apr s la mise en service du tube ven tuellement attendre encore quelques minutes il faut augmenter la temp rature du four en r glant la valeur de consigne avec le potentiom tre 2 2 La courbe est tr s plate en particulier les premiers maxima ne sont pas repr sent s temp rature du four trop lev e R duire la temp rature du four en r glant la valeur de consigne avec le potentiom tre 2 2 Attendre quelques minutes jusqu ce que le nouvel quilibre thermique se soit tabli 3 3 4 3 Tube au n on Pour une tension d acc l ration U2 bien d finie env 70 V il doit se former trois couches lumineuses visibles entre les deux grilles en cas d augmentation de la tension de drainage Us L augmentation de la tension de chauffage entra ne une aug mentation de la temp rature de la cathode et donc du courant d mission Courant du collecteur trop important en particulier en cas d tude l oscilloscope o il est quasiment impossible de r gler la courbe On peut d j observer une l g re lueur dans le tube pour une faible tension de drainage R duire la temp rature de la cathode par baisse de la tension appliqu e au potentiom tre Courant du collecteur trop faible les maxima ne se forment quasiment pas M me pour une forte tension de drainage au
14. a sortie 3 5 ou 2 7 H Ne 0 10 V Voltm tre 0 3 V Enregistreur XY axe des X Var env 0 1 V cm Var env 0 3 Oscilloscope axe des X Cal 0 5 V cm Cal 1 V cm Courant du collecteur 1nA81 V la sortie ou 2 7 Voltm tre 0 15V Enregistreur XY axe des Y Var env 1 V cm Oscilloscope axe des Y Cal env 2 V cm 3 3 3 R glage des param tres du tube R alisation de l exp rience sans oscilloscope fig 5 1 2 fig 6 Positionner le s lecteur du mode de fonctionnement 3 1 sur MAN La tension d acc l ration U2 peut tre r gl e par le potentiom tre 3 2 R gler les tensions param tres U et U3 Valeurs typiques Tube Hg Ur 1 5V Us 1 5V Tube Ne Ui 3V U3 8V Lentement augmenter la tension d acc l ration tout en obser vant l allure du courant du collecteur et la tension Ua qui lui est proportionnelle R alisation de l exp rience avec l oscilloscope fig 7 Positionner le s lecteur du mode de fonctionnement 3 1 sur SA La tension d acc l ration U2 est automatiquement ame n e sur max 30 V et 80 V tout en voluant en dents de scie Cette volution repr sent e la fig 9 1 peut tre obser v e sur l cran 3 3 Realizaci n del experimento Montar el experimento de acuerdo a las figuras 3 8 y encender la unidad de operaci n 3 3 1 Ajuste de la temperatura ver Fig 1 1 Fig 3 S lo se requiere para el experimento con el tubo de Franck Hertz con Hg El tubo con
15. e pour enregistreur RESET R glage de la tension d acc l ration sur 0 V MAN R glage manuel avec 3 2 pour relev ponctuel CASSY Mesure avec CASSY via 1 3 3 2 Potentiom tre pour le r glage manuel de la tension d acc l ration U2 Hg 0 30 V Ne 0 80 V 3 3 Sch ma des connexions du montage exp rimental 3 4 Diodes luminescentes pour l affichage du tube connect Hg vert juste apr s avoir mis l alimentation en service rouge lorsque le chauffage du four est enclench vert dans la plage de r gulation de la temp rature de consigne Ne vert identification automatique par la douille DIN 1 2 3 5 Douilles de sortie de 4 mm de la tension d acc l ration U2 10 U Zone de sortie du courant du collecteur avec douilles de sortie de 4 mm pour la tension Ua 1V81nA proportionnelle au courant du collecteur a 9 OD A 8 t 6 5 Raccordement au r seau avec fusible c t primaire Tension d alimentation secteur 230 V ou 115 V ainsi qu indi qu sur l tiquette 50 60 Hz T2 5pour 230 Vet 115V 698 19 max 30 W env 230 W avec four lec trique Fusible Puissance absorb e Interrupteur principal Potentiom tre r gler avec un tournevis pour le r glage du chauffage de la cathode Plage de tension env 5 9 V 6 7 V pr r glage 6 3 V Douilles de s curit de 4 mm pour le raccordement du four lectrique 555 81 ou 555 82 pour le tube de Franck Hertz au
16. e r glage de la temp rature de consigne du four lectrique pour le tube de Franck Hertz au mercure Gamme env 140 C 4210 C Pr r glage 180 C 2 3 Potentiom tre pour le r glage de la tension inverse Us 0 10V 2 4 Potentiom tre pour le r glage de la tension de drainage ou de commande Lh 0 5V 2 5 Commutateur s lecteur pour les param tres et les valeurs mesur es Temp rature de consigne s Temp rature r elle valeur mesur e Tension de drainage U Tension inverse Us Tension d acc l ration U2 Courant du collecteur I valeur mesur e 2 6 Affichage num rique du param tre et de la valeur mesu r e s lectionn s avec 2 5 Affichage en C V et nA Tension inverse Ua n gative 2 Descripci n datos t cnicos 2 1 Unidad de operaci n de Franck Hertz 555 88 Fig 1 1 Panneau avant de l alimentation de Franck Hertz Panel frontal de la unidad de operaci n de Franck Hertz Fig 1 2 Assignation de la douille DIN 1 1 Asignaci n de los enchufes hembras DIN 1 1 Panel de conexiones 1 1 Enchufes hembra DIN para conectar el casquillo del tubo de Franck Hertz con Hg mediante el conector DIN 555 861 o para el cable de conexi n del tubo de FH Ne de 7 polos 555 872 con reconocimiento autom tico del tubo de Ne V ase la Fig 1 2 para la asignaci n de los enchufes hembras 1 2 Clavijeros de 4 mm para las conexiones del casquillo adaptador del tubo de Franck Hertz Hg 555 86
17. el colector con Enchufes hembras de salida de 4 mm para la tensi n Ua proporcional a la corriente del colector la 1V 1 nA Fig 1 3 Dos de l alimentation de Franck Hertz Panel posterior de la unidad de operaci n de Franck Hertz Conexi n a la red con fusible en el lado primario Tensi n de la red 230 V 6 115 V de acuerdo al r tulo 50 60 Hz Fusible T2 5 para 230 V y 115V 698 19 Consumo de potencia m x 30 W aprox 230 W con horno O Interruptor de la red MD Potenci metro para destornillador para ajustar el ca lentador del c todo Rango de la tensi n aprox 5 9 V 6 7 V preajuste 6 3 V Enchufes hembras de seguridad de 4 mm para conec tar el horno 555 81 6 555 82 para el tubo de Franck Hertz con Hg Dimensiones 21 cm 30 cm 23 cm Peso 3kg Incluidos en el volumen de suministro no se muestra cable de conexi n de 14 polos para la conexi n de la interface CASSY a la unidad de operaci n a trav s de la regleta de conexi n 1 3 2 2 Douille pour le tube de Franck Hertz au mercure avec prise DIN 555 861 2 2 Casquillo para el tubo de FH con Hg con conector DIN 555 861 D Fig 2 Douille avec tube en cuivre Sert raccorder le tube de Franck Hertz au mercure 555 85 la douille DIN 1 2 de l alimentation Douille en c ramique avec ligne de connexion 6 veines La veine pour le courant du collecteur et la prise DIN sont blind es Avec r sistance s
18. exi n para el tubo de FH con Ne 7 polos 555 872 Para conectar el casquillo del tubo de Franck Hertz Ne 555 871 con el tubo de FH con Ne 555 870 a la unidad de operaci n mediante enchufes hembras DIN 1 2 Cable de 6 venas el conductor para la corriente del colector y el conector DIN est n blindados 3 Utilisation 3 1 Equipement 3 1 1 R alisation de l exp rience avec le tube de Franck Hertz au mercure 555 85 3 Empleo 3 1 Equipo requerido 3 1 1 Realizaci n del experimento con el tubo de Franck Hertz con Hg 555 85 Fig 3 Raccordement du tube de Franck Hertz au mercure avec four et sonde de temp rature ins rer la sonde de temp rature jus qu au fond du trou borgne 3 voir aussi fig 2 Mettre le cylindre en cuivre la terre par le biais de la tresse la douille de s curit vert jaune 1 Tube de Franck Hertz au mercure 55585 1 Douille pour tube deFranck Hertz Hg avec prise DIN 555 861 ou 1 Douille pour tube de Franck Hertz Hg avec fiches de 4 mm voir sch ma dela fig 3 55586 1 Four lectrique pour 230 V 55581 ou pour 115 V 555 82 1 Sonde de temp rature 666 193 Fig 3 Conexi n del tubo de FH Hg con el horno y la sonda de tem peratura Insertar la sonda de temperatura hasta el tope del agujero ciego ver Fig 2 conectar el conductor de cobre al enchufe hembra amarillo verde para que el cilindro de co bre tenga contacto a
19. lectrones Se pueden realizar experimentos tanto con tomos de Hg en el tubo calentado de Franck Hertz 555 85 en el horno 555 81 para 230V 555 82 para 115V como con tomos de Ne tubo de FH con Ne 555 870 y con montura 555 871 1 Instrucciones de seguridad Conectar la unidad de operaci n FH luego de conectar el tubo de Franck Hertz Operaci n con el tubo de Hg Conectar a tierra el cilindro de cobre a trav s del conductor Fig 3 conect ndolo al enchufe hembra de seguridad amarillo verde Conectar el horno el ctrico antes de encender la fuente ya que la tensi n de red puede estar presente en los clavijeros de salida 8 situados en la parte posterior Aseg rese de insertar la sonda de temperatura hasta el tope en el agujero ciego Fig 2 respectivo del tubo de cobre para prevenir que el tubo de Hg se sobre caliente La intermitencia en el visualizador 2 6 indica que el arreglo experimental para medir ia temperatura est defectuoso ver 3 3 1 Si la corriente del colector tubo de Hg aumenta brusca mente ajustar inmediatamente la tensi n aceleradora U2 2 0 V En el tubo se puede observar la descarga del gas como un destello azul ver 3 3 4 Operaci n con el tubo de Ne Las distorsiones que aparecen en la curva debido a la interferencia de la red particularmente cuando se emplea el osciloscopio pueden ser minimizadas incorporando un apantallamiento adicional y conectando a tierra las pa
20. m Osciloscopio eje X Cal 1 V cm Corriente del colector 1nA8 1 V ala salida 6 2 7 Voltimetro 0 15V Registrador XY eje Y Var aprox 1 V cm Osciloscopio eje Y Cal aprox 2 V cm 3 3 3 Ajuste de los par metros del tubo Experimentos sin el osciloscopio Fig 5 1 5 2 y 6 Colocar al conmutador del modo de operaci n 3 1 en MAN la tensi n aceleradora U2 puede ser variada mediante el potenci metro 3 2 Ajustar las tensiones param tricas Us y Us valores t picos Tubo Hg Ui 1 5V Uz 1 5V Tubo Ne Ui 3V Us 8V Aumentar lentamente la tensi n aceleradora y observar el comportamiento de la corriente del colector o la tensi n Ua proporcional a sta Experimentos con el osciloscopio Fig 7 Colocar al conmutador del modo de operaci n 3 1 en SA La tensi n aceleradora Uz es llevada autom ticamente con una se al diente de sierra hasta un m ximo de 30 V u 80 V respectivamente Sobre la pantalla se podr observar la forma de la curva de acuerdo a la Fig 9 1 Cal 0 5 V cm R gler la tension inverse U3 Valeurs typiques tube Hg 1 5 V Tube Ne 8V L allure de la courbe l oscilloscope n en est pas pour autant modifi e Lentement augmenter la tension de drainage U1 Observer la courbe il se forme la courbe typique de Franck Hertz 3 3 4 Optimisation de la courbe de Franck Hertz Si l allure de la courbe apr s le r glage des param tres de service c
21. onform ment aux paragraphes 3 3 1 3 est encore insatisfaisante il est alors possible de l optimiser par application de mesures sp cifiques au tube ainsi que par adaptation des param tres au tube Franck Hertz utilis 3 3 4 1 Tubes au mercure et au n on Le nuage d lectrons devant la cathode dispara t par augmen tation de la tension de drainage U1 Une plus grande quantit d lectrons peut alors tre mise c d qu il y a une augmen tation du courant transversal qui traverse le tube En cas d augmentation de la tension inverse U3 il n y a que les lectrons dont l nergie est suffisamment importante qui peuvent atteindre le collecteur c d qu il a lieu une baisse du courant du collecteur Les maxima sont tr s plats le courant du collecteur tr s faible augmenter la tension de drainage U ou r duire la temp rature du four dans le cas du tube au mercure voir ci apr s s il s a git du tube au n on augmenter la tension de chauffage de la cathode voir ci apr s Le trac de la courbe n est pas tr s prononc modifier la tension inverse Us Fig 9 1 Courbe affich e sans que les tensions Uret Us ne soient appliqu es L allure de la courbe d pend des courants de transition du fait de la capacit des c bles et des tubes Dans le cas d une allure ondul e en particulier avec le tube au n on il faut veiller ce qu il y ait une bonne protection contre les interf rences secteur par ex par mise
22. pr sentation l oscilloscope permet une observation directe de l influence des diff rents param tres U1 U3 ventu ellement sur la courbe de Franck Hertz 1 oscilloscope par ex 575 211 2 c bles de mesure BNC 4mm 57524 vent 1 voltm tre par ex 531 94 3 2 2 Registro autom tico con un registrador XY Fig 6 Relev de la courbe avec un enregistreur XY par ex 575 622 Positionner le s lecteur du mode de fonctionnement 3 1 sur Ade fa on ce qu il y ait une hausse continue de la tension d acc l ration Lever la plume de l enregistreur avant de commuter sur RESET Registro de la curva de FH con el registrador XY p ej 575 622 Ajustar el conmutador del modo de operagi n 3 1 a la posici n A tal que la tensi n aceleradora aumente continuamente Antes de conmutar a RESET levantar la pluma del registrador XY 3 2 3 Visualizaci n con el osciloscopio La visualizaci n con el osciloscopio permite observar direcia mente la influencia de los diferentes par metros Us U3 y 0 en la curva de Franck Hertz 1 Osciloscopio p ej 575211 2 Cables blindados BNC de 4 mm 575 24 opcional 1 voltimetro p ej 531 94 Fig 7 Repr sentation de la courbe l oscilloscope Positionner le s lecteur du mode de fonctionnement 3 1 sur 4 de fa on ce que la tension d acc l ration U2 soit appliqu e au tube de Franck Hertz sous forme de dents de scie 3 2 4 Trac assist par
23. rie int gr e pour le chauffage de la cathode Tube en cuivre pour l adaptation du tube de Franck Hertz au mercure au diam tre du four lectrique 555 81 ainsi que pour le blindage du tube au mercure contre les champs parasites par mise la terre l aide d une tresse en cuivre avec fiche de 4 mm avec trou borgne pour la pointe de mesure d une sonde de temp rature 2 3 C ble de connexion pour tube de Franck Hertz au n on 7 p les 555 872 Pour raccorder l alimentation la douille pour tube de Franck Hertz au n on 555 871 avec le tube de Franck Hertz au n on 555 870 par le biais de la douille DIN 1 2 C ble 6 veines la veine pour le courant du collecteur et la prise DIN sont blind es Fig 2 Casquillo con el tubo de cobre Para conectar el tubo de Franck Hertz con Hg 555 85 a los enchufes hembras DIN 1 2 de la unidad de operaci n Casquillo de cer mica con cable conductor de 6 venas el con ductor para la corriente del colector y el conector DIN est n blindados Tiene incorporado una resistencia en serie para el calentador del c todo El cilindro de cobre sirve para adaptar el tubo de Franck Hertz con Hg al di metro del horno 555 81 as como para el blinda je del tubo con Hg contra campos de perturbaci n Esto se efect a conectando a tierra un cable de cobre con conector de 4 mm con agujero ciego para introducir la punta de medi ci n de la sonda de temperatura 2 3 Cable de con
24. ros m ximos est n definidos pobremente la temperatura del horno es muy alta Bajar la temperatura del horno cambiando al valor deseado con el potenci metro para destornillador 2 2 Esperar algunos minutos hasta que se haya alcanzado el nuevo estado de equilibrio t rmico 3 3 4 3 Tubo con Ne Si se aplica una tensi n aceleradora fija U2 aprox 70 V y se aumenta la tensi n de control Uy se deben formar tres zonas luminosas claramente visibles entre ambas rejillas Al aumentar la tensi n de calentamiento la temperatura del c todo se incrementa y con ello la corriente de emisi n Sila corriente del colector es muy alta es casi imposible de ajustar la curva en particular cuando se trabaja con el os ciloscopio En el tubo se puede observar una luminosidad brillante a n para tensiones de control peque as Disminuir la temperatura del c todo reduciendo la tensi n aplicada mediante el potenci metro Si la corriente del colector es muy peque a no se pueden percibir los m ximos A n si la tensi n de control entre las rejillas es grande no se podr observar zona luminosa alguna Aumentar la temperatura del c todo aumentado la tensi n aplicada mediante el potenci metro 4 Changement de fusible Si ni l interrupteur secteur 8 ni l affichage 2 6 ni les diodes d affichage 3 4 ne fonctionnent le fusible a alors fondu Enlever la cartouche avec douille pour fusible et le fusible de
25. rtes conductoras vecinas Las descargas de electricidad electrost tica ESD puede menoscabar la sensible electr nica del aparato Medidas a tomar elegir un ambiente de experimentaci n en el que no se produzca el cargado electrost tico ya sea del experi mentador o del aparato o instalar por ej una varilla de metal para descarga conectada a tierra varilla de conexi n Cat No 532 16 ESD electrostatic discharge 2 Description caract ristiques techniques 2 1 Alimentation Franck Hertz 555 88 626 6 e po EU 9 SE el al a D 5 dle lo Ca 55588 131012 11 Zone de raccordement 1 1 Douille DIN pour le raccordement de la douille pour tube de Franck Hertz au mercure avec prise DIN 555 861 ou pour le c ble de connexion 7 p les pour tube de Franck Hertz au n on 555 872 avec identification automatique du tube Ne Assignation de la douille voir fig 1 2 1 2 Douilles de 4 mm pour la douille pour tube de Franck Hertz Hg 555 86 D signation Chauffage de la cathode Cathode Grille de charge d espace Grille d acc l ration Collecteur Tiges de d charge 1 3 Connecteur m le pour la connexion CASSY par ex d 524 007 O Zone de param tres et d affichage 2 1 Douille DIN pour le raccordement de la sonde de temp rature 2 2 Potentiom tre pour l
26. tierra 1 Tubo de Franck Hertz Hg 555 85 1 Casquillo de conexi n para el tubo de FH Hg con conector DIN 555 861 1 Casquillo de conexi n para el tubo de FH Hg con conectores de 4 mm ver croquis en la Fig 3 555 86 1 Horno el ctrico para 230 V c a 555 81 para115Vc a 555 82 1 Sonda de temperatura 666 193 3 1 2 R alisation de l exp rience avec le tube de Franck Hertz au n on 555 870 3 2 Mat riel de mesure 3 2 1 Relev ponctuel et manuel de la courbe Il n est pas absolument n cessaire d avoir un autre appareil de mesure pour le relev ponctuel de la courbe pendant les travaux pratiques Relever sur l affichage 2 6 les valeurs de la tension et du courant en r glant alternativement le commutateur s lecteur 2 5 sur Uz et L 3hov 3 1 2 Realizaci n del experimento con el tubo de Franck Hertz con Ne 555 870 Fig 4 Raccordement du tube de Franck Hertz au n on 1 C ble de connexion pour tube de FH au n on 555 872 1 Douille pour tube de FH au n on 555 871 1 Tube de Franck Hertz au n on 555 870 Conexi n del tubo de FH con Ne 1 Cable conector FH Ne 555872 1 Casquillo para el tubo de FH Ne 555 871 1 Tubo de Franck Hertz con Ne 555 870 3 2 Equipo de medici n 3 2 1 Registro manual punto a punto de la curva No es necesario utilizar otro instrumento para efectuar el registro punto a punto
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