3. Подготовка к выполнению работы

3.1 Изучите тему — движение заряженных частиц в магнитном поле [1 ,2, 3].

3.2 Разберитесь с устройством й принципом работы цилиндрического магнетрона [3]. Проанализируйте зависимость анодного тока соленоида.

3.3 В подготовленный отчет внесите таблицу экспериментальных измерений:

3.4 Получите формулу для расчета абсолютной и относительной погрешности при определении удельного заряда, исходя из выражения (8).

4. Описание лабораторной установки

Установка состоит из магнетрона, представляющего собой соленоид с помещенной внутри радиолампой, электроизмерительных приборов и источников напряжения, смонтированных внутри электрического стенда. Конструктивно анод лампы имеет форму цилиндра, вдоль оси которого расположена нить накала, являющаяся катодом.

Магнетрон подключается к электрическому стенду согласно схеме (Рис. 6). Соленоид подключается к источнику постоянного напряжения в левой части стенда, где с помощью амперметра фиксируется ток соленоида. Накал лампы в данной работе фиксирован, чем поддерживается постоянная температура катода. Источник напряжения и приборы, регистрирующие параметры анодной цепи, находятся в правой части стенда.

5. Задание внимание! анодный ток лампы не может превышать

2мА!

5.1 Изучите электрическую схему согласно Рис. 6.

5.2 Подайте анодное напряжение , чтобы анодный ток был равен . Запишите его величину.

5.3 Через одинаковые интервалы увеличивая силу тока в соленоиде, снимите зависимость анодного тока от тока соленоида, данные занесите в таблицу.

При токах соленоида, превышающих 1А, работать на установке не более 15 минут! Во время работы следите за тем, чтобы анодное напряжение оставалось неизменным при каждом измерении.

5.4 Постройте для каждого эксперимента по данным таблицы зависимости анодного тока от тока соленоида, как на Рис. 4. Затем графически продифференцируйте эту зависимость, по аналогии с Рис. 5. По максимуму зависимости определите критическое значение тока соленоида.

5.5 Число витков соленоида - N=1500. Длина соленоида - l=10 см. Радиус анода лампы равен = 5 мм.

5.6 Рассчитайте по формуле (8) величину удельного заряда электрона и оцените абсолютную и относительную погрешности эксперимента.

6. Контрольные вопросы

1. Рассмотрите движение заряда в однородном электрическом поле.

2. Опишите в общем случае движение заряда в однородном магнитном поле и рассчитайте характеристики траектории: радиус спирали, период, шаг спирали.

3. Изобразите направление электрического и магнитного полей в магнетроне и траектории движения электронов по схемам Рис. 2 и Рис. 3.

4. Запишите второй закон Ньютона для электрона в магнетроне. Укажите направление действующих на электрон сил.

5. Выведите формулу (8) для определения удельного заряда электрона.

6 . С помощью теоремы Гаусса рассчитайте напряженность электрического поля в магнетроне.

7. Приведите примеры практических устройств, использующих явление движения заряженных частиц в электромагнитном поле.