3сем / lab4
.pdf
1.Цель работы
Изучить движения заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях; ознакомление с работой электровакуумной лампы 6Ж32П; измерение удельного зардяа электрона методом магнетрона.
2.Описание установки
Основным элементом экспериментальной установки, содержащим соленоид и двухэлектродную электровакуумную лампу 6Ж32П, является модуль ФПЭ-03 (1) «Заряд электрона», к которой подключается модуль ИП, включающий в себя источник питания,
вольтметр и амперметр и измерительный прибор Щ4313. На рис. 1 дана принципиальная электрическая схема установки.
Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки
Рисунок 2 – Параметры приборов
3. Рабочие формулы
|
|
8 |
|
|
|||
(1) Определение удельного заряда электрона: ( |
|
) = |
|
|
, где ( |
|
) – удельный заряд |
|
(кр)2( )2 |
|
|||||
электрона, U – напряжение, ra – радиус онода |
|
|
|
|
|
||
Вычисление индукции магнитного поля:
(2) Bкр = M0 * n * Iпр * |
|
|
|
|
= |
M0 пр |
, где M0 – магнитная постоянная, Iкр – критическая |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
+ |
2 |
2 |
+ |
2 |
|||||||
|
√ |
|
|
|
√ |
|
|
|
||||
сила тока, N – число витков (2006), L – длина намотки соленоида (167мм), D – диаметр намотки (62мм)
4. Результаты измерений и вычислений
5. Примеры вычислений
По формуле 2: Bкр = |
M0 кр |
= |
|
4 3,14 10−7 2006 1,15 10−3 |
= 1,6 * 10-2 |
= 0,016 Тл |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2 |
+ |
2 |
|
|
|
√(167 10 |
−3 |
2 |
+(62 10 |
−3 |
) |
2 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
|
||||||||||
По формуле 1: ( |
|
) = |
|
8 |
|
|
|
|
= |
|
|
8 50 |
|
|
|
= 4,3*1010 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
2 |
( ) |
2 |
|
2 |
|
−3 |
) |
2 |
|
|||||||||||||||
|
|
( кр) |
|
|
|
|
|
0,01 (6 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
6. Вычисление погрешностей
6.1. Систематические погрешности
6.1.1ϴI = 0,045А
6.1.2ϴU = 0,225В
6.1.3ϴIм = 0,2 мА
6.1.4. Вывод формулы для ϴВкр
Bкр (Iкр) = M0 * n * Iпр * |
|
|
|
|
= |
M0 кр |
=> ϴВкр = |
|
* Вкр => |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
+ |
2 |
2 |
+ |
2 |
кр |
||||||||
|
√ |
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|||||
ϴВкр1 = 0,016 * 0,0451,15 = 6,2 * 10-4 Тл
ϴВкр2 = 0,015 * 0,0451,1 = 6,12 * 10-4 Тл
6.1.5. Вывод формулы для ϴe/m
( |
|
) (Ua, Вкр) = |
|
8 |
|
= > ϴe/m = | |
σ / |
|*ϴu+| |
σ / |
|*ϴВкр2 |
= |
|
* ( |
ϴU |
+ |
ϴВкр |
) => |
|||
|
( кр)2 ( )2 |
σu |
|
|
U |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
σвкр |
|
|
|
2Вкр |
|||||||||||
|
|
|
|
0,225 |
|
6,2 10−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ϴe/m1 = 4,3 * 1010 |
* ( |
|
+ |
|
) = 0,1 * 1010 Кл/кг |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
50 |
2 0,016 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ϴe/m2 = 2,4 * 1010 |
0,225 |
|
6,12 10−4 |
) = 0,07 * 1010 Кл/кг |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
* ( |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
25 |
2 0,015 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
6.2. Случайная погрешность
Se/m = √(4,3 1010−3,35 1010)2+(2,4 1010−3,35 1010)2 = 0,9 * 1010 Кл/кг 2
6.3. Полная погрешность
e/m = 1010*(0,085+0,9) = 0,985*1010 Кл/кг
7. Выводы
Для U = 50В: = (4,3 ± 0,9) * 1010 Кл/кг
Для U = 25В: = (2,4 ± 0,9) * 1010 Кл/кг
Табличное значение: = 1,76 * 1011 Кл/кг
При учете полной погрешности для измерений, и при коэффициенте Стьюдента 12,7 (0,95),
значение не получены в нужном диапазоне, это может быть связано с неисправностью прибора.
Список используемых ресурсов:
1) https://fizikaguap.ru/wpcontent/uploads/2021/05/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8 %D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D0%B8_%D0%BC%D0%B0%D0 %B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%BC_2021_%D0%A0%D0%98%D 0%A6.pdf