Описание установки

В предлагаемой работе магнитное поле создается парой одинаковых кольцевых катушек (катушки Гельмгольца), расположенных одна от другой на расстоянии равном их радиусу. Как нетрудно показать, в центре этой системы катушек магнитное поле оказывается однородным. Здесь и располагается лампа. Магнитная индукция посередине между двумя катушками рассчитывается по формуле:

(10),

где N – число витков в одной катушке, I – сила постоянного тока, питающего катушки, R – радиус катушек,  – расстояние между катушками.

Рис. 3

В качестве лампы здесь применяется электронно-лучевой индикатор 6Е5С. Он обладает дополнительным электродом (кратером), который покрыт люминофором, светящимся при попадании на него электронов. Свечение экрана кратера зеленое. Между катодом и кратером установлен электрод, на который подаётся отрицательное относительно катода лампы напряжение. Этот электрод отталкивает летящие к нему электроны, в результате чего часть кратера оказывается тёмной (см. Рис. 3). Если теперь включить магнитное поле, вектор индукции которого параллелен оси лампы, то электроны, летящие к кратеру, начнут отклоняться магнитным полем, в результате чего края тёмного сектора начнут изгибаться. Форма краёв сектора достаточно точно воспроизводит траекторию движущихся к кратеру электронов в этой лампе.

Схема установки изображена на рис. 4. На схеме введены следующие обозначения:

A₁ – миллиамперметр для измерения тока кратера лампы,

A₂ - амперметр для измерения тока катушек Гельмгольца,

R - реостат для регулировки величины тока в катушках Гельмгольца,

Т₂ - тумблер тока катушек Гельмгольца,

Т₁ - тумблер питания цепей лампы,

Порядок выполнения работы

Определение e/m сводится к измерению критического тока в катушках Гельмгольца в тот момент, когда ток кратера начнёт уменьшаться (при постоянном напряжении на кратере). Уменьшение тока кратера означает, что часть электронов, летящих к его внешнему краю, перестала достигать его. Но это означает, что критическое магнитное поле достигнуто.

Интересно, что, несмотря на более сложную геометрию кратера, соотношение (9) остаётся верным и в этом более сложном случае. Величина b в (9) есть радиус кратера. В лампе 6Е5С b = 1 см.

Порядок проведения работы следующий:

1. Измерьте диаметр катушек и расстояние между ними.

2. Соберите схему в соответствии с рис. 4.

3. Включите питание лампы.

4. После прогрева лампы, когда кратер начнёт светиться, измерьте критический ток в катушках, для чего:

• Введите полностью сопротивление реостата R. С помощью тумблера Т₂ подайте постоянное напряжение на катушки, при этом ток в них не должен превышать 0,2 А,

• Увеличивая реостатом R силу тока в катушках наблюдайте за показаниями миллиамперметра А₁.

• Как только ток в лампе начнёт падать, снимите показания амперметра А₂. Обратите внимание на форму тёмного сектора: его края изогнуты так, что они касаются внешнего края кратера.

• Уменьшите ток в катушках до минимально возможного значения и вновь измерьте критический ток.

• Так проделайте не менее 5-7 раз.

• Отключите питание катушек и лампы.

5. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

6. Найдите среднее значение <I> критического тока и занесите эту величину в таблицу 1.

7. Найдя В_кр, по формуле (10), вычислите затем по формуле (9) отношение e/m для электрона, принимая а = 0,05 см, b = 1 см.

8. Подсчитайте ошибку измерения.

Таблица 1

Критический ток в катушках	I(A)			…
Средняя сила критиче­ского тока в катушках	<I>
Погрешности отдельных измерений	I(A) – <I>			…
Абсолютная погрешность измерений I
e/m