Под действием сил электрического поля диода электрон приобретает кинетическую энергию:
, (34)
где е и m – заряд и масса электрона соответственно.
Тогда скорость электронов равна:
. (35)
Учитывая, что при В = Вкр радиус окружности, по которой движется электрон, равен половине радиуса анода, из формулы (9) получим:
. (36)
Подставим (35) в (36), получаем:
. (37)
Из (26) следует выражение для критического значения индукции магнитного поля соленоида:
. (38)
Тогда (37) примет вид:
. (39)
Таким образом, экспериментально определив величину критического тока соленоида Iкр, зная анодное напряжение UА, радиус анода rA, число витков N и длину соленоида l, можно определить величину удельного заряда электрона.
Порядок выполнения работы.
1. Включить установку. Установить анодное напряжение UA = 70 В = сonst, напряжение накала катода – 2,5 В.
2. Ручкой R соленоида постепенно увеличивать ток в соленоиде от 0 до 1,5 А и через каждые 0,1 А фиксировать по амперметру его значение и соответствующее ему значение анодного тока по миллиамперметру. Результаты измерений занести в табл. 1.
Таблица 1.
| IC, A | 0,1 | 0,2 | и т.д. | |
| IA, mA |
3. По данным табл. 1 построить график зависимости IА от IС (сбросовую характеристику). По графику определить критическое значение тока в соленоиде Iкр и занести в таблицу 2.
4. По формуле (39) рассчитать удельный заряд электрона. Необходимые данные для расчета приведены в табл. 2.
Таблица 2
| m | N | L, м | Ra, м | IСкр, А |
| 0,445 | 9,6×10 -3 |
5. Полученные значение 
сравнить со справочным данным.
6. Сделать вывод.
Пример вывода. В ходе выполнения лабораторной работы изучены основные закономерности движения заряда в электрическом и магнитном поля. На основе экспериментально полученной сбросовой характеристике магнетрона определено значение критического тока соленоида и рассчитано значение удельного заряда электрона. Сравнение полученной величины удельного заряда электрона со справочным данным показало хорошее согласование.
|
|
Контрольные вопросы
1. Назовите какие силы, действуют на движущуюся заряженную частицу в электрическом и магнитном полях?
2. Как вычисляется сила Лоренца?
3. Как определяется направление силы Лоренца?
4. Выведите формулы для радиуса R и периода Т при движении заряженной частицы по окружности.
5. Выведите формулы для радиуса R, периода T и шага спирали h при движении заряженных частиц по спирали.
6. Сформулируйте теорему о циркуляции вектора 
.
7. Выведите формулу для магнитной индукции соленоида.
8. Объясните принцип действия цилиндрического магнетрона.
9. Выведите формулу для определения 
методом магнетрона.
Учебное издание
Определение удельного заряда
Электрона методом магнетрона
Методические указания
К лабораторной работе
Составители:
Кужир Павел Григорьевич
Мартинович Надежда Ивановна
Юркевич Наталья Петровна
Савчук Галина Казимировна
Редактор
Подписано в печать.
Формат 60´84 1/16. Бумага типографская № 2.
Печать офсетная. Гарнитура Таймс.
Усл. печ. л.. Уч.-изд. л.. Тираж 100. Заказ.
Издатель и полиграфическое исполнение:
Белорусский национальный технический университет.
|
|
Лицензия 02330.0056975 от 01.04.2004.
220013, Минск, проспект Ф. Скорины, 65.