Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Автор: jollybear_0 • Май 12, 2023 • Лабораторная работа • 745 Слов (3 Страниц) • 201 Просмотры
АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ
КАФЕДРА ФИЗИКИ
Дисциплина: физика
Лабораторная работа 1 Определение удельного заряда электрона методом магнетрона | Выполнил курсант (студент) | ||
уч. группы | Фамилия, И.О. | ||
Дата | Отметка и подпись | Ф.И.О. преподавателя | |
Отметка о допуске | |||
Отметка о выполнении | |||
Отметка о защите |
Цель работы: Определение удельного заряда электрона путем использования законов его движения во взаимно перпендикулярных электрическом и магнитном полях.
Оборудование Лабораторная установка в составе: двухэлектродная лампа (электровакуумный диод в виде металлического цилиндра (анод) с металлической нитью вдоль его оси (катод)) внутри соленоида; источник тока соленоида; источник напряжения на аноде лампы; амперметр и вольтметр.
Технические данные
Число витков соленоида N = 1800; длина соленоида L = 0,14 м; диаметр соленоида (по средней линии) d = 0,032 м; радиус анода rA = 5·10-3 м.
Основные понятия и формулы
Для измерения удельного заряда электрона е/m используется двухэлектродная лампа (электровакуумный диод). Электрическое поле между катодом и анодом лампы и внешнее магнитное поле, в котором находится лампа, взаимно перпендикулярны.
При постоянном напряжении между катодом и анодом измеряется анодный ток лампы при различных значениях индукции магнитного поля соленоида. Анодный ток прекращается, когда индукция магнитного поля внутри соленоида достигает критического значения ВКР:
[pic 1] . (1)
где N – число витков соленоида; L – длина соленоида; d – диаметр соленоида; μ0 = 4π10-7 Гн/м – магнитная постоянная, IС КР – величина тока в соленоиде в критическом режиме.
Для определения IС КР можно воспользоваться графиком, изображающим зависимость анодного тока IА от тока IС в соленоиде. IС КР соответствует точке начала падения тока анода IА.
Для вычисления удельного заряда электрона используется формула:
[pic 2] . (2)
Порядок выполнения работы
- Включите блоки питания лампы и соленоида и после минутного прогрева приступите к измерениям.
- Установите анодное напряжение UA= 50 В и, изменяя ток в соленоиде IC от 0 до 1,2 А, снимите соответствующие значения анодного тока IA . Результаты измерений занесите в табл. 1.
- Повторите опыт, описанный в п. 2 при двух других значениях анодного напряжения UA= 60 В; UA=70 В .
- Постройте кривые зависимости IА от IС для каждого опыта и определите ток соленоида IС КР, соответствующий критическому режиму (начало падения тока анода IА), затем по формуле (1) вычислите критическое значение магнитной индукции ВКР.
- Рассчитайте величину удельного заряда электрона по формуле (2) для 3-х проведенных опытов и определите ее среднее значение. Результаты расчетов занесите в табл. 2.
Таблица 1
IC, A | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,55 | 0,6 | 0,65 | 0,7 | 0,75 | 0,8 | 0,85 | 0,9 | 0,95 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | |
UA = 50 B | IA ,mA | |||||||||||||||||
UA = 60 B | IA ,mA | |||||||||||||||||
UA = 70 B | IA ,mA |
Графики зависимости тока анода от тока соленоида
[pic 3]
Таблица 2
UA | IC KP, A | BKP, Тл | [pic 4] | [pic 5] |
UA = 50 B | ||||
UA = 60 B | ||||
UA = 70 B |
Вопросы для самопроверки
- В чем состоит метод магнетрона, применяемый для определения удельного заряда электрона?
- Где и каким образом в магнетроне формируется постоянное электрическое поле?
- Где и каким образом в магнетроне формируется постоянное магнитное поле?
- Где и когда формируется сила Лоренца?
- Как формулируется и о чем говорит правило левой руки?
- Каков характер изменения радиуса кривизны траектории электрона с увеличением внешнего магнитного поля?
- Как движется электрон в лампе в магнитном поле, индукция которого равна критическому значению?
- Дайте определение магнитной индукции. Размерность ее в СИ.
- От чего зависит энергия электрона в данной работе?
Рекомендуемая литература
1. Гудилов С.М., Евсеев В.Н., Чечеткина Н.В. Физика. Лабораторный практикум. Часть 2. Учебное пособие. – Химки: АГЗ МЧС России, 2018.
...