1. Поворачивая тангенс-гальванометр, установить его так, чтобы стрелка компаса оказалась в плоскости катушки.
2. Замкнув цепь переключателем П, реостатом R установить одно из значений силы тока (см.п.7).
3. Когда стрелка компаса остановится, отсчитать угол поворота 
по шкале компаса.
4. Не меняя значения силы тока, изменить переключателем П его направление и определить величину угла поворота 
.
5. Повторить измерения не менее 5 раз.
6. Рассчитать H горизонтальную составляющую напряженности магнитного поля Земли по формуле (45).
7. Используя метрологические характеристики приборов, рассчитать абсолютную погрешность измерения 
по формуле:
(46)
где 
- погрешность измерения силы тока, 
- погрешность измерения радиуса катушки, 
- погрешность определения угла поворота.
Из данной формулы следует, что значение погрешности 
H уменьшается с ростом силы тока I и угла отклонения 
. Погрешность минимальна при sin 
= 1, т.е. при = 
/4. Следо-
вательно, измерения надо проводить при этих условиях.
9. Результаты измерений и расчета оформить в виде таблицы.
Таблица для занесения экспериментальных данных
| I, mА | α1 | α2 | αср | Н, А/м | ∆Н |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Как определить величину и направление вектора напряженности магнитного поля Земли по
трем элементам?
2. Какова картина силовых линий магнитного поля Земли? Как изменяется горизонтальная
составляющая напряженности при переходе от магнитного полюса Земли к экватору вдоль
магнитного меридиана?
|
|
3.Как определить величину и направление вектора напряженности магнитного поля кругового
тока?
4. Объясните принцип действия тангенс-гальванометра.
5. Почему стрелка компаса тангенс-гальванометра должна быть небольших размеров?
ЛИТЕРАТУРА: [2 § 41; 5 c.200]
РАБОТА 12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Ознакомление с работой вакуумного диода и его вольтамперной характеристикой.
2. Определение заряда электрона методом задерживающего электрического поля между
электродами диода
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
Заряд электрона е является одной из фундаментальных постоянных, определяя наименьшее значение электрического заряда, наблюдаемого у элементарных частиц. Заряд любого тела кратен элементарному заряду: q = e N
Из законов Фарадея для электролиза ирландский физик Стоней рассчитал значение элементарного заряда е = 1,6 * 10-19 Кл. В 1891 году Стоней предложил назвать эту минимальную порцию электричества электроном.
В 1897 году английский физик Дж.Томсон, исследуя катодные лучи открыл первую элементарную частицу вещества, обладающую отрицательным зарядом. В 1909 году из результатов эксперимента американский физик Р.Милликен точно определил заряд этой эле-
ментарной частицы, и он оказался равен элементарному заряду, предсказанному Стонеем. Элементарная частица получила название электрона.
Открытие электрона, изучение явлений, связанных с электроном и его движением, позволило не только объяснить с единых позиций самые разнообразные физические явления: электричество и магнетизм, свет и электромагнитные колебания, строение атома и излучение атомом света -, но и предсказать новые явления и свойства вещества, приведших к появлению новой квантовой физики в ХХ веке.
|
|
В данной работе рассматривается поведение электронов в вакууме. В диоде электроны появляются в вакуумном промежутке между электродами в результате термоэлектронной эмиссии из катода.
Электрическое поле между электродами создает ток в анодной цепи Ia, заставляя электроны двигаться направленно от катода к аноду. Характер зависимости силы тока ia от напряжения U между электродами при постоянной температуре Т катода показан на рис.25.
При U = 0 часть электронов, вылетающих из катода с некоторым запасом кинетической энергии W, достигают анода. В результате этого ток в анодной цепи не равен нулю.
Если создать электрическое поле, то в зависимости от направления поля анодный ток будет увеличиваться (при U > 0) или уменьшаться до нуля (при U < 0) при изменении напряжения.
При U <0 потенциал катода меньше потенциала анода, поле тормозит электроны. При некотором значении U=Uз ток через диод прекратится, это значит, что электроны возвращаются полем к катоду и не попадают на анод.
Зависимость силы тока 
на участке от U=0 до U=Uз имеет вид:
(47)
где I0 - сила анодного тока при U=0, T - абсолютная температура электронов возле катода, k - постоянная Больцмана.
Прологарифмировав (47) получим, что зависимость lnIa от U имеет линейный характер:
или y = ax + b
где x = U, 
(48)
Для графика ln Ia = f(U) a = tg 
, где - угол наклона графика:
(49)
Приравняв выражения (48) и (49), получим формулу для расчета заряда электрона е:
|
|
e = kT a = kT 
(50)
Абсолютную температуру Т электронов можно определить исходя из условия, что при термоэлектронной эмиссии электроны находятся в тепловом равновесии с катодом. При этом температуру электронов можно считать равной температуре катода, которую можно найти из
температурной зависимости сопротивления R катода(см.на установке)
ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
Схема установки дана на рис.26. Электрическая цепь собрана в корпусе за исключением вольтметра V1 и источника тока 
, которые подключаются к клеммам на передней панели установки. Здесь же выведены ручки регулирования анодного тока Ia резистором R1 и на-
кала катода резистором R2. На передней панели находятся также микроамперметр анодной цепи 
A, вольтметр V2 и миллиамперметр mA цепи накала катода.