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

Физика

                                     .                      (4.3.15)

Індукція магнітного поля всередині довгого соленоїда визначається його струмом :

                                          ,                           (4.3.16)

де m – магнітна проникність середовища; m0 – магнітна стала,  – число витків на одиницю довжини соленоїда. Об’єднуючи вирази (4.3.16) і (4.3.15), остаточно отримаємо

                           ,           (4.3.17)

де  – критичний струм соленоїда, при якому індукція магнітного поля є критичною .

Формула (4.3.17) дозволяє обчислювати , якщо при заданому  знайдений критичний струм соленоїда , при якому електрони перестають потрапляти на анод.

Вище ми припускали, що всі електрони залишають катод зі швидкістю, яка дорівнює нулю. У цьому разі при  або  усі електрони без винятку потрапляли б на анод, а при  або  усі вони поверталися б на катод, не досягнувши анода. Анодний струм  зі збільшенням магнітного поля змінювався б при цьому так, як це зображено на рис. 4.3.4 пунктирною лінією. Насправді електрони, що випускаються нагрітим катодом, мають різні початкові швидкості. Критичні умови досягаються для різних електронів при різних значеннях . Крива  набирає внаслідок цього вигляду суцільної лінії на рис. 4.3.4.

 

Рисунок 4.3.4 – Графік залежності анодного струму від струму соленоїда. Суцільна крива відповідає реальному випадку; пунктирна крива відповідає випадку, коли початкові швидкості електронів дорівнюють нулю

 

Зазначимо, крім того, що неможливо забезпечити повну коаксіальність анода й катода, тобто в реальних умовах вектор індукції магнітного поля завжди дещо нахилений відносно катода й т. д. Усі ці причини приводять до додаткового згладжування кривої рис. 4.3.4. У добре зібраній установці злам функції  залишається, однак, досить різким і може бути використаний для виміру .

У реальному експерименті можна приблизно вважати, що випадку критичного струму буде відповідати струм соленоїда, при якому спостерігається найбільш швидке зменшення анодного струму. Виходячи з цього, шукаємо критичний струм соленоїда як такий, що відповідає найбільшому куту між дотичною[17]) до експериментальної кривої та горизонтальною віссю (рис. 4.3.5). На рис. 4.3.5 штриховими лініями виділено інтервал струмів, у якому знаходиться значення критичного струму. Середнє значення цього інтервалу відповідає , півширина його – похибці .

 

Рисунок 4.3.5 – Графік залежності анодного струму від струму соленоїда (крива 1). Крива 2 – дотична до експериментальної кривої у точці, що має максимальний кут нахилу з горизонтальною кривою . Штриховими лініями виділено інтервал струмів, у якому знаходиться значення критичного струму. Середнє значення цього інтервалу визначає , його півширина – похибку  

 

Таким чином, отримавши експериментальну залежність анодного струму  від струму соленоїда , можемо визначити критичний струм . Далі, використовуючи співвідношення (4.3.17), обчислимо питомий заряд електрона .

 

55