Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Методика и техника эксперимента

Удельным зарядом электрона называют отношение электрического заряда частицы к ее массе e/m. Существуют различные методы определения удельного заряда электрона, в основе которых лежат результаты исследования движения электрона в электрическом и магнитном полях. В данной работе используется метод магнетрона. Называется он так потому, что конфигурация полей в нем напоминает конфигурацию в магнетронах – генераторах электромагнитных колебаний сверхвысоких частот. В данном методе магнетрон – это электронная вакуумная лампа, в которой катод и анод образуют коаксиальную систему, помещенную в продольное однородное магнитное поле, создаваемое соленоидом, соосным электронной лампе. Принципиальная схема установки приведена на рис. 5.9.

 
 
К


Вылетающие из катода электроны движутся в скрещенных электрическом и магнитном полях (напряженность Енаправлена по радиусу от анода к катоду, индукция В – вдоль оси цилиндрической системы).

Электроны, вылетающие из катода лампы при отсутствии тока в соленоиде, движутся радиально к аноду. При включении тока в соленоиде создается магнитное поле, параллельное оси лампы и на электроны начинает действовать сила Лоренца. Под действием этой силы траектория электронов искривляется. Пути электронов изображены на рис. 5.10.

Для каждого данного напряжения между катодом и анодом существует некоторое критическое значение магнитной индукции Вк, при котором траектории электронов касаются поверхности анода. Если В<Вк, то все электроны доходят до анода и ток через магнетрон имеет то же значение, что и без магнитного поля. Если же В>Вк, то ни один электрон не достигает анода и ток через лампу равен нулю. Зависимость величины анодного тока от величины индукции магнитного поля имеет вид изображенный на рис. 5.11.



Однако при В = Вк вместо резкого отрыва тока (пунктирная линия) наблюдается размытый спад кривой. Это объясняется различного рода несовершенствами устройства магнетронов и условий опыта, например, не идеальная коаксиальность катода и анода, краевые эффекты, наличие остаточного газа в лампе, падение напряжения вдоль катода и др. Все же перелом кривой остается достаточно резким и может быть использован для определения удельного заряда электрона. Величина индукции магнитного поля соленоида определяется по формуле:

Вк = , (5.12)

где µ0 = 4π·10-7Гн/м – магнитная постоянная; L – длина соленоида; D – диаметр соленоида; N – число витков соленоида.

Удельный заряд электрона связан с критическим значением магнитной индукции соотношением:

, (5.13)

где Uа – анодное напряжение, rа – радиус анода.

Порядок выполнения работы

1. Включить установку, дать ей прогреться в течение 5 минут.

2. Заполнить таблицу с данными о приборах, используемых в работе.

3. Установить анодное напряжение Uа = 50 В.

4. Изменять значения тока в соленоиде iCв пределах от 2,2 А до 0,4 А с интервалом 0,2 А и с помощью миллиамперметра определять соответствующие значения анодного тока ia (цена деления шкалы миллиамперметра 0,1 mА). Результаты измерений записать в таблицу 5.2.

5. Установить анодное напряжение Ua = 40 В.

6. Повторить пункт 3, изменяя значения тока в соленоиде iC в пределах от 2,2 А до 0,6 А с тем же интервалом. Результаты измерений также записать в таблицу 5.2.

7. Повторить пункт 3 для анодного напряжения Ua =30 В, изменяя ic в пределах от 2,2 А до 0,8 А. Соответствующие результаты записать в таблицу 5.2.

8. Используя полученные результаты, построить три графика зависимости анодного тока ia от тока в соленоиде iC.

9. Найти на графике (рис. 5.12) точку перегиба (А) и провести к ней касательную до пересечения с осью токов iC. Отрезок 0iк соответствует величине критического тока iк.

10. По формуле (5.12) вычислить величину Вк для каждого значения критического тока в соленоиде (L = 0,168 м, D = 0,085 м, ra = 10-3 м, N = 2700).

11. Определить величину удельного заряда электрона (е/m) по формуле (5.13) для всех значений Вк. Результаты записать в таблицу 5.3.

 

12. Определить среднее значение (е/m)ср.

13. Вычислить табличное значение удельного заряда.

14. Сравнить экспериментально полученное и табличное значения.

15. Сделать вывод о проделанной работе.

Т а б л и ц а 5.2

Ua = 50 В Ua = 40 В Ua = 30 В
iс, А ia, А Iс, А ia, А Iс ia
           

Т а б л и ц а 5.3

Ua, В iк, А Вк , Тл е/m, Кл/кг
     

Контрольные вопросы

1. Что такое удельный заряд частицы?

2. Какая сила действует со стороны магнитного поля на движущуюся заряженную частицу? Как она направлена?

3. Как движется заряженная частица в магнитном поле? Рассмотреть случаи:

а) частица влетает вдоль линий поля, б) частица влетает перпендикулярно линиям поля, в) частица влетает под произвольным углом к линиям поля.

4. Опишите метод, применяемый в данной работе. Какие еще существуют методы определения удельного заряда?

5. Как работают ускорители заряженных частиц?

 

Лабораторная работа






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.