4.5 Отклонение электронного пучка магнитным полем

Оборудование: прибор для демонстрации движения электронов в магнитном поле.

Этапы проведения эксперимента

Для демонстрации движения электронов в магнитном поле воспользуйтесь прибором, изображенным на рисунке 1. Прибор состоит из колец Гельмгольца и шаровой колбы, наполненной неоном при низком давлении. Внутри колбы установлен электронный прожектор, испускающий электроны.

1. Перед выполнением убедитесь, что переключатель «изменение направления напряжения» находится в режиме «OFF». Угломер трубки должен быть установлен на 90^о.

Для создания магнитного поля установите переключатель «изменение направления тока» в режиме Clockwise или в режим Counter Clockwise.

В режиме Clockwise электроток в катушке движется по часовой стрелке. При этом создается магнитное поле, линии которого направлены внутрь. Увеличение тока при помощи поворота потенциометра «направление тока» приводит к отклонению электронов вверх или электроны совершают движение по окружности. Радиус окружности, по которой движутся электроны, зависит от двух факторов: от ускоряющего напряжения и от силы тока в катушке.

В режиме Counter Clockwise электрический ток в катушках движется против часовой стрелки. При этом создается магнитное поле, линии которого направлены наружу. На каждый электрон в луче воздействует сила Лоренца, направленная перпендикулярно относительно движения электронов и линий магнитного поля.

Рисунок 1

2. Меняя силу тока, протекающую по кольцам Гельмгольца, покажите изменение радиуса окружностей, по которым движутся электроны.

3. Объясните наблюдаемое явление.

4. Используя рисунок 2, выведите формулу для определения радиуса окружности, описываемой частицей в магнитном поле.

Рисунок 2

5. Удостоверьтесь, что все переключатели находится в режиме «OFF». Убедитесь, что угломер трубки установлен на 90^о и включите прибор. При помощи потенциометра, установите переключатель «ускоряющее напряжение» на 100 В (величина напряжения указывается на вольтметре).

6. Установите переключатель «изменение направления тока» в режиме Clockwise. Поверните трубку на небольшой угол – при этом электроны будут двигаться по винтовой траектории по направлению к наблюдателю. Несколько раз измените силу тока в катушках и обратите внимание на траекторию движения электронов.

Увеличьте ускоряющее напряжения и обратите внимание на траекторию движения электронов.

Постепенно увеличивайте угол поворота трубки, начиная с 90^о. Теперь электроны совершают винтовое движение в трубке в направлении от наблюдателя. Несколько раз измените величину силы тока, и обратите внимание на траекторию движения электронов.

7. Объясните наблюдаемое явление.

4.6 Спектры магнитного поля. Объемные спектры постоянных магнитов

Оборудование: набор для демонстрации спектров магнитного поля тока, источник тока типа В-24.

Набор состоит из трех прозрачных планшетов с вязкой прозрачной жидкостью с мелким магнитным порошком, на которых смонтированы модели прямого, кольцеобразного проводников и катушка. Для получения качественных спектров каждого вида тока необходимо встряхнуть планшет так, чтобы магнитный порошок равномерно распределился в жидкости по всему объему.