Методика эксперимента

Для нахождения величины удельного заряда электрона необходимо определить критическое значение индукции магнитного поля соленоида . При значении магнитного поля, равном, анодный ток резко падает. Если радиус анодамного больше радиуса катода, то траекторию электрона в цилиндрическом магнетроне можно считать окружностью с радиусом.

Полагая в формуле (1.4) и, получим:

. (1.5)

Отсюда удельный заряд электрона равен:

. (1.6)

Индукция магнитного поля соленоида, у которого длина соизмерима с диаметром, определяется формулой:

, (1.7) где Гн/м магнитная постоянная; - число витков соленоида на метр длины; ток, протекающий по виткам соленоида.

Критическая величина магнитного поля будет наблюдаться при определённом значении токав соленоиде:

. (1.8)

Подставляя значение В_кр из (1.8) в формулу для определения удельного заряда электрона (1.6), получаем: . . (1.9)

Величины и,иявляются для данной установки постоянными. Обозначим

. (1.10)

Тогда формула для определения удельного заряда электрона (1.9) перепишется в виде:

. (1.11)

Из этой формулы следует, что найденные из опыта значения должны быть пропорциональны. При определениииз экспериментальной зависимости в качестве истинных лучше всего принимать значение тока при которых кривая имеет наибольший наклон. Естественно, что экспериментальные точки в этой области должны лежать особенно часто.

Описание экспериментальной установки и порядок выполнения работы

Принципиальная электрическая схема установки для определения удельного заряда электрона (рис. 1.4) содержит источник питания (ИП), модуль ФПЭ-03 с исследуемым магнетроном и милливольтметр М890 G, который служит для измерения анодного тока в лампе.

Рис. 1.4. Принципиальная электрическая схема установки для определения удельного заряда электрона

Задание 1. Построение сбросовой характеристики магнетрона и определение удельного заряда электрона.

1. Собрать электрическую схему установки (рис. 1.4). Для этого нужно подключить источник питания к модулю ФПЭ03, а затем к гнёздам «РА» на лицевой панели ФПЭ03 подключить миллиамперметр М890 G. Миллиамперметр установить на предел измерений по постоянному току 20 мA.

2. Установить анодное напряжение В по вольтметруV_a источника питания (ИП).

3. Изменяя ток в соленоиде от минимального (начального) значения до максимального ( не более 2,5 А) через 0,1 А при постоянном анодном напряжении, снять зависимость анодного тока от тока в соленоиде. Значения анодного тока, определяемые по прибору М890G, и значения тока в соленоиде , определяемые по показаниям амперметра источника питания ИП, занести в таблицу.

4. Повторить пункты 2 и 3 при других значениях анодного напряжения (больших 50 В). Результаты измерений занести в таблицу.

5. Для каждого значения анодного напряжения построить зависимость , откладывая по оси ординат значения анодного тока, а по оси абсцисс – значения тока в соленоиде. Для нахождения критического значения тока в соленоидеI_кр нужно определить точку перегиба на участке спада сбросовой характеристики и опустить перпендикуляр до пересечения с осью токов ( как показано на рис. 1.3). Занести полученные значения I_кр в таблицу.

6

. По формуле (1.11) вычислить удельный заряд электрона (e/m) для каждого значения критического поля в соленоиде. Занести полученные значения (e/m) в таблицу.

7.Определить среднее значение (e/m)_ср.

8.Сравнить полученное значение удельного заряда электрона с табличным значением.