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Aufgabe

Interpretation der Kennlinie einer Vakuumdiode

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

a)Skizziere eine Schaltung, die zur Aufnahme der Kennlinie einer Vakuumdiode geeignet ist.

b)Bei einer Heizspannung von Uh = 5,5V wurden folgende Werte für eine Kennlinie aufgenommen:

Ua in V 0 10 20 30 40 50 70 100 150 200 250
Ia in μA 10 80 160 290 390 500 670 800 840 870 880

Zeichne die Ua-Ia-Kennlinie.

c)Gib den Grund dafür an, dass bei Ua = 0V bereits ein Strom registriert wird.

d)Ab einer Spannung Us verläuft die Kennlinie nahezu horizontal.

Gib hierfür eine Erklärung!

e)Erläutere, wie es zum Verlauf der Kennlinie im Bereich 0V < U < Us kommt.

f)Erläutere, wie sich die Sättigungsstromstärke verändert, wenn die Heizspannung erhöht wird.

g)Erläutere, warum kein Strom durch die Diode fließt, wenn man die bei Teilaufgabe a) angegebene Polung umkehrt.

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a) 

b) 

c)Es fließt bereits bei Ua = 0V ein kleiner Strom, da die Elektronen, die bei der Glühemission mit einer beträchtlichen kinetischen Energie emittiert werden, trotz der negativen Raumladungswolke zur Anode gelangen können.

d)Wenn die Raumladungswolke abgebaut ist, gelangen alle durch Glühemission emittierten Elektronen zur Anode. Trotz der Erhöhung der Anodenspannung steigt dann der Anodenstrom nicht mehr an, da nicht mehr Elektronen "abgesaugt" werden können, als durch Glühemission erzeugt werden. Die Röhre befindet sich im Sättigungsbereich.

e)Durch den allmählichen Abbau der negativen Raumladungswolke gelangen mit zunehmender Anodenspannung immer mehr Elektronen zur Anode, der Strom steigt. Die Röhre befindet sich im sogenannten Raumladungsbereich.

f)Die Sättigungsstromstärke steigt bei Erhöhung der Heizspannung. Die höhere Heizspannung bedingt einen höheren Heizstrom, was wiederum eine Temperaturerhöhung der Glühwendel zur Folge hat. Bei höherer Temperatur "dampfen" mehr Elektronen aus der Glühwendel ab.

g)Bei Umpolung würden Elektronen von der Anode zur Kathode gezogen. Da die Anode nicht erhitzt wird, entstehen an ihr keine Elektronen durch Glühemission, also ist kein Elektronenstrom von der Anode zur Kathode möglich.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Elektrizitätslehre

Glühelektrischer Effekt