|
|
IV. ВЫВОД РАСЧЁТНОЙ ФОРМУЛЫ12
Кинетическая энергия электронов приобретена ими за счет работы сил электрического поля между катодом и анодом. Из закона сохранения энергии:
где Напряжённость этого поля обладает цилиндрической симметрией, т.е.
где Магнитное поле в магнетроне создается током, текущем по обмотке соленоида. Это поле можно считать считается однородным и равным
где Очевидно, скорость движения электронов и созданные электрическое и магнитное поля имеют взаимно перпендикулярные направления. Учитывая уравнения (5) и (11), удельный заряд электрона можно определить формулой:
где Из формулы (13) видно, что с увеличением тока в обмотке соленоида магнитное поле При некотором критическом значении
электроны начнут двигаться по окружности, возвращаясь на катод. Радиус окружности связан с радиусом анода
С учётом формулы (13) уравнение (14) запишется следующим образом:
где Выражение (15) является расчётной формулой для удельного заряда электрона, определяемого методом магнетрона. Критическое значение тока в обмотке соленоида
V. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Техника безопасности 1. К проведению работ допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности. 2. При выполнении работы необходимо соблюдать меры предосторожности, не касаться проводников и контактов без изоляции. Помните! Высокое напряжение опасно для жизни! 3. При возникновении аварийной ситуации необходимо выключить электропитание установки. 4. После окончания измерений выключить и обесточить установку. 5. После окончания измерений выключить и обесточить установку.
ЗАДАНИЕ 1. С помощью магнетрона определить удельный заряд электрона
1. Пригласить лаборанта для проверки собранной цепи (рис.9). 2. Включить накал лампы, прогреть лампу 3-5 минут. 3. Установить потенциометром 4. Измерить анодный ток 5. Включить тумблер селенового выпрямителя ( 6. Записать в таблицу 1 значения тока в соленоиде 7. Повторить действия проводимые в пунктах 4-7 четыре раза при других заданных (по указанию преподавателя) значениях анодного напряжения 8. При проведении опытов наблюдать за траекториями электронов на экране лампы. 9. По данным таблицы 1 построить сбросовые характеристики для всех значений анодного напряжения 10. Определить критическое значение тока Таблица 1
11. Расчёт удельного заряда электрона произвести по формуле (15) для каждого 13. Полученные данные свести в таблицу 2. Таблица 2
14. Найти среднее арифметическое значение удельного заряда 15. Записать окончательный результат и сделать вывод.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Назовите силовые характеристики электрического и магнитного поля. Нарисуйте схемы соответствующих силовых линий поля точечного заряда и бесконечно длинного прямого проводника. 2. Рассмотрите особенности действия электрического поля на положительные заряды. 3. Рассмотрите особенности действия магнитного поля на положительные заряды. 4. Каково устройство и принцип действия магнетрона? 5. Что такое сбросовая характеристика? 6. Сделайте вывод расчетной формулы для определения удельного заряда электрона. 7. Объяснить суть метода магнетрона для определения удельного заряда электрона e/m. 8. Объяснить влияние изменения направления тока в обмотке соленоида на величину и направление критической индукции магнитного поля Вкр. 9. Объяснить зависимость удельного заряда электрона e/m от величины анодного напряжения Ua. 10. Определить направление и величину силы Лоренца, действующей на отрицательный заряд, движущийся в магнитном поле: а) вдоль силовых линий; б) перпендикулярно силовым линиям. 11. Определить, какую работу совершает сила Лоренца, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле. 12. Ион, несущий один элементарный заряд, движется в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,015 Тл по окружности радиусом R = 10 см. Определить импульс иона. 13. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией В = 0,5 Тл. Определить момент импульса электрона, если он движется по окружности радиусом R = 0,2 см. 14. На первоначально покоящийся электрон в течение t = 0,01 с действует однородное электрическое поле. Затем электрон влетает в магнитное поле с индукцией В = 0,01 мТл. Линии магнитной индукции перпендикулярны к линиям электрического поля. Во сколько раз нормальное ускорение электрона больше его тангенциального ускорения при движении в магнитном поле?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Трофимова, Т. И. Курс физики [Текст] : учеб. пособие / Т. И. Трофимова. - М. : Академия, 2007. – 560 с. 2. Детлаф, А. А. Курс физики [Текст ] : учеб. пособие / А. А. Детлаф, В. М. Яворский. - М. : Академия, 2007. - 720 с. 3. Савельев, И. В. Курс физики [Текст] / И. В. Савельев; под ред. И. В. Савельева. - М. : КноРус 2009. – В 4 т. Т. 2. Электричество и магнетизм. - 2009. - 570 с.
12 Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
, (11)
- масса электрона; 
- заряд электрона; 
- скорость, приобретённая электроном под действием сил электрического поля между катодом и анодом; 
- разность потенциалов между катодом и анодом.
(12)
- линейная плотность заряда на катоде; 
- расстояние от катода до рассматриваемой точки поля; 
Ф/м - электрическая постоянная, 
. Поэтому наибольшее ускорение электрон получает вблизи катода и далее движется с постоянной скоростью 
, (13)
Гн/м; 
- сила тока в обмотке; 
- число витков на единицу длины катушки.
, (14)
- магнитное поле в соленоиде; 
- радиус кривизны траектории.
соотношением:
,
, (15)
- постоянная лабораторной установки; 
- критическое значение тока в обмотке соленоида.
и 
напряжение на аноде 
(по указанию преподавателя).
миллиамперметром, записать его значение.
) и, увеличивая ток в соленоиде (интервал изменения 
- 0,5 А).
=
, мА
=
=
, В
, А
, Кл/кг
и ошибку измерения 
, принимая её равной случайной ошибке.