yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Фізика->Содержание->Контрольні питання[16])

Физика

15  Пояснити, як ви обчислюєте похибки у цій лабораторній роботі?

                                                                                                                               19     Лабораторна робота «Визначення питомого заряду електрона за допомогою магнетрона»

 

Мета роботи: експериментально визначити питомий заряд електрона.

Обладнання: 1) стенд з електронною лампою; 2) соленоїд; 3) амперметр; 4) вольтметр; 5) універсальне джерело живлення.

 

19.1.1 Опис експериментальної установки та методу дослідження

Питомим зарядом електрона називають відношення заряду електрона до його маси . У роботі відношення  для електрона визначається за допомогою методу, що одержав назву «методу магнетрона». Ця назва пов'язана з тим, що конфігурація електричних і магнітних полів (ці поля взаємно перпендикулярні), які використовуються в цій роботі, подібна до конфігурації полів у магнетронах – генераторах електромагнітних коливань в області надвисоких частот. Перпендикулярність електричних і магнітних полів є основною ознакою магнетрона.

У цій лабораторній роботі як магнетрон використовується двохелектродна лампа, яка міститься в магнітному полі соленоїда (рис. 4.3.1). Нитка розжарення лампи (катод) (рис. 4.3.1, позиція 2) розміщується вздовж осі циліндричного анода (рис. 4.3.1, позиція 1); таким чином електричне поле спрямоване вздовж радіуса. Лампа міститься всередині соленоїда, що створює магнітне поле паралельне катоду та перпендикулярне до ліній напруженості електричного поля.

Розглянемо траєкторію електронів, що рухаються під дією електричного й магнітного полів у магнетроні. Для обчислень використаємо циліндричну систему координат, тобто будемо характеризувати положення точки відстанню від осі циліндра , полярним кутом  і координатою  уздовж осі (рис. 4.3.2).

 

Рисунок 4.3.1 – Принципова схема експериментальної установки: 1 – анод; 2 – катод; 3 – обмотка соленоїда; 4 – скляний балон; 5 – цоколь лампи;  – сила струму соленоїда;  – сила анодного струму;  – анодна напруга (анод – катод); змінна напруга 6,3 В використовується для розжарення катода

 

Розглянемо спочатку сили, що діють на електрон з боку електричного поля. Напруженість електричного поля, утвореного катодом і анодом, має лише радіальну компоненту . Сила, що діє на електрон у такому полі, спрямована вздовж радіуса й визначається формулою

                                           .                              (4.3.1)

Усі інші компоненти електричних сил відсутні:

                                       .

Розглянемо тепер сили, що діють на електрон з боку магнітного поля. Оскільки магнітне поле в магнетроні спрямовано вздовж осі , для проекції сили на вісь  маємо

                                            .                               (4.3.2)

Інші дві компоненти сили знайдемо за допомогою формули для сили Лоренца. Як неважко переконатися, вони дорівнюють

                         ,   ,            (4.3.3)

 

53