Описание установки

Схема установки дана на рис.26. Электрическая цепь собрана в корпусе за исключением вольтметра V₁ и источника тока   , которые подключаются к клеммам на передней панели установки. Здесь же выведены ручки регулирования анодного тока I_a резистором R₁ и на-

кала катода резистором R₂ . На передней панели находятся также микроамперметр анодной цепи A , вольтметр V₂ и миллиамперметр mA цепи накала катода.

Порядок выполнения работы

1. Проверить электрическую цепь и включить питание.

2. Установить ручкой "накал катода" силу тока I _н = 0,3 A , U_н = 6 B и прогреть катод в

течение 5 минут.

3. Снять зависимость анодного тока I_а от анодного напряжения U_а  с шагом 2 мкА,

пользуясь ручкой регулирования анодного тока I_a.

4. Построить график зависимости lnI _a = f(U) и определить по нему тангенс угла наклона tg = a .

5. Вычислить значение сопротивления R нити накала в нагретом состоянии по показаниям вольтметра V₂ и  милллиамперметра mA в цепи накала катода, используя закон Ома :

6. Определить температуру катода Т по графику на установке.

7. Рассчитать заряд электрона е по формуле (50)

8. Сравнить полученное значение с табличным. Оценить погрешность экспериментального значения е.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое термоэлектронная эмиссия ?

2. Какую зависимость имеет анодный ток от напряжения между катодом и анодом ?

3. В чем заключается метод задерживающего поля в данной работе ?

ЛИТЕРАТУРА : [2 §1; 6 § 157; 5.c. 757,876]

Работа 13. Определение удельного заряда электрона при помощи магнетрона.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Ознакомление с методом управления потоком электронов с помощью электрического и магнитного полей.

2. Определение удельного заряда электрона.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Магнетроном называется устройство, в котором поток электронов управляется одновременно электрическим и магнитным полями.

В качестве магнетрона можно использовать вакуумный диод-лампу с цилиндрическим анодом А и прямолинейным катодом К, расположенным на оси анода (рис.27). Для получения магнитного поля лампу помещают внутрь соленоида так, чтобы нить катода находилась на оси

соленоида.

Если магнитного поля соленоида нет, то электроны, испускаемые раскаленным катодом, движутся прямолинейно к аноду под действием электрического поля между катодом и анодом:

.

Если включить ток в цепи соленоида, то на движущийся заряд будет действовать и магнитное поле силой Лоренца, численное значение которой равно:

(51)

где е - заряд электрона, - скорость электрона, В - индукция магнитного поля,   - угол между векторами скорости и индукции магнитного поля.

Так как электроны в магнетроне движутся перпендикулярно вектору В (рис.27), то sin = 1, и формула (51) примет вид:

F_л = e В ( 52)

Направление силы Лоренца определяется правилом векторного произведения или правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии индукции входили в ладонь, четыре вытянутых

пальца совпадали с вектором скорости положительного заряда, тогда отогнутый большой палец дает направление силы Лоренца. Так как заряд электронов отрицательный, то они отклоняются

магнитным полем в противоположную сторону по сравнению с положительными зарядами (рис.28).

Сила Лоренца всегда перпендикулярна к скорости, а следовательно, к любому элементу траектории заряженной частицы, поэтому является центростремительной силой, которая работы не производит и значения кинетической энергии заряженной частицы не изменяет.

Следовательно, действие магнитного поля на заряженную частицу ограничивается искривлением ее траектории без изменения модуля вектора скорости.