Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

laba_EM4a_Sapozhnikova_Mazeina

.doc
Скачиваний:
18
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
276.48 Кб
Скачать

Отчет по лабораторной работе № ЭМ4а

«Определение удельного заряда электрона методом магнетрона»

Цели работы:

  1. Исследование зависимости анодного тока диода от силы тока в соленоиде;

  2. Определение критического тока соленоида и удельного заряда электрона.

Приборы и принадлежности:

Компьютерная модель магнетрона.

Краткий конспект:

Удельным зарядом электрона называется отношение его заряда к его массе: .

На заряд q, помещенный в электрическое поле напряженностью действует сила . На заряд q, движущийся в магнитном поле (МП) индукцией со скоростью , действует сила Лоренца:

, где .

Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости (по определению векторного произведения), то сила Лоренца не совершает работы, а сообщает движущемуся заряду нормальное ускорение, не меняя его скорость.

На заряженную частицу с зарядом +q и массой m, движущуюся в МП индукцией со скоростью под углом к вектору , действует сила Лоренца, которую можно разложить на перпендикулярную и параллельную составляющие: (т.к. ).

Сила сообщает частице центростремительное ускорение:

.

Период вращения частицы: . За один оборот заряд сместится вдоль на расстояние . Таким образом, частица движется по винтовой линии.

Для определения удельного заряда электрона в работе используется цилиндрический магнетрон. Магнетроном называют двухэлектродную электрическую лампу (диод), в которой электроны, летящие от катода к аноду, подвергаются действию как внутреннего электрического, так и внешнего магнитного полей. Внешнее магнитное поле создается соленоидом.

При пропускании через соленоид тока IС возникает МП, которое внутри соленоида близко к однородному. Индукцию такого МП можно найти как: .

, N – число витков, охватываемых контуром L.

при условии, что l >> dсоленоида.

В диоде между катодом и анодом создается электрическое поле. При этом во внешней цепи лампы возникает анодный ток IA, величина которого зависит от разности потенциалов между анодом и катодом (UA). Чем она больше, тем больше анодный ток. Однако при некотором значении UA анодный ток перестает расти, т.е. достигает насыщения.

На электрон в электрическом поле, создаваемом между катодом и анодом диода, действует сила F = eE.

, где rA – радиус анода, r0 – радиус катода. Значит, .

Таким образом, уравнение движения электрона в электрическом поле между анодом и катодом выглядит так:

– время пролета электрона от катода к аноду.

Удельный заряд электрона вычисляется по формуле:

, где ­– постоянная величина для установки; Iкр. – критический ток.

I. Экспериментальные и расчетные данные.

= 150 В

= 200 В

= 250 В

, А

, мА

, А

, мА

, А

, мА

0,10

0,14

0,16

0,19

0,22

0,25

31,7

29,5

21,3

12,0

11,4

11,2

-0,0550

-0,4100

-0,3100

-0,0200

-0,0070

0,10

0,14

0,17

0,19

0,24

0,27

47,9

47,0

40,9

27,9

17,5

17,0

-0,0225

-0,2033

-0,6500

-0,2080

-0,0167

0,10

0,13

0,18

0,21

0,24

0,27

64,7

64,6

62,2

46,3

24,0

24,0

-0,0033

-0,0480

-0,5300

-0,7433

0

II. Обработка результатов измерений.

  1. График зависимости IA(IC) для трёх значений анодного напряжения UA..

  1. Графики зависимости от тока в соленоиде IC..

Вывод: в данной работе были рассмотрены зависимость анодного тока в диоде от силы тока в соленоиде, а также метод определения критического тока соленоида. Кроме того, было определено значение удельного заряда электрона . Среднее по трём опытам значение составило при погрешности 47%. При сравнении полученного результата с табличными данными (по модулю ) получаем отклонение от табличного значения на 0,90%. В условиях реального эксперимента погрешность может быть обусловлена следующими факторами: инструментальная погрешность, случайная погрешность в серии измерений, неодинаковость скоростей электронов, нарушение соосности катода и магнитного поля (и, как следствие, ошибки в построении графика зависимости ).

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]