II. Практическая часть

2.1. Эксперимент №1

2.1.1. Описание экспериментальной установки №1.

Оборудование: источники постоянного напряжения, мультиметры, миниблок «Магнетрон», соединительные провода. Для определения удельного заряда электрона методом магнетрона собирают электрическую цепь, схема которой приведена на рис. 17, монтажная схема на рис. 18.

Рис. 17. Электрическая схема экспериментальной установки №1

1 – источник постоянного напряжения «+15 В»;

2 – мультиметр для измерения анодного тока (режим А-2мА, входы СОМ, mA);

3- вакуумный диод;

4 – соленоид;

5 – мультиметр для измерения тока соленоида (режим А- 200 мА, входы СОМ, А);

6 – регулируемый источник постоянного напряжения «0...+15В»;

7 – напряжение накала катода ;

8 – миниблок «Магнетрон» (схема представлена на рис 17(а)).

Вакуумный диод 3 (рис. 17) подключают к источнику постоянного напряжения «+15 В». Анодный ток лампы измеряют цифровым мультиметром 2. Напряжениена нить накала лампы подают от источника постоянного напряжения «-15 В». Диод установлен внутри соленоида так, что ось анода лампы совпадает с осью соленоида. Соленоид 4 создаёт магнитное поле, индукцию которого регулируют путём изменения токаI в обмотке с помощью кнопок установок напряжения «0...15 В». Ток в обмотке соленоида измеряют мультиметром 5.

Рис. 17(а). Миниблок «Магнетрон»:

1 – соленоид,
2 –вакуумный диод,
3 – анод диода,
4 – катод диода,
5 – нагреватель катода,
А, В – выводы для подключения напряжения к соленоиду
С, В – выводы для подключения анодного напряжения
-U_н – вывод для подключения напряжения к нагревателю

2.1.2. Порядок выполнения измерений и проведения расчета удельного заряда электрона.

1.Соберите электрическую цепь по монтажной схеме, представленной на рис.18.

2.Включите кнопкой «Сеть» питание блока генераторов напряжений. Нажмите кнопку «Исходная установка».

3.Кнопками установки напряжения «0...15 В» установите ток I90 мА в обмотке соленоида и измерьте по мультиметру 2 полученные значения анодного тока . Результаты (значения токовI и ) запишите в таблицу №1. Проведите аналогичные измерения, увеличивая ток на2,5 мА до 200 мА. 4.Выключите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров.

Рис. 18. Монтажная схема экспериментальной установки №1: 2,5,8 – смотри обозначения рис. 17
Таблица №1
Параметры магнетрона d = 37 мм, l = 36 мм, N = 2800 витков, r = 3 мм,
I, мА	90						…	200
,мА
ΔI, мА
Δ,мА

5.Найдите модуль изменения анодного тока и изменение тока в соленоиде. (здесьi=1,2,3… - номер измерения по таблице 1) Вычислите величину . Результаты запишите в таблицу №1.

6. По данным табл.1, построить график зависимости. На этом же графике строят зависимость По положению максимума на графике производной находятзначение критического тока соленоида I_кр (рис. 19).

Рис. 19 Зависимость анодного тока магнетрона от тока соленоида

Для определения I_кр можно использовать экспериментальную зависимость анодного тока от тока в соленоиде (сплошная кривая на рис. 19). В этом случае критический ток в соленоиде будет определяться наибольшим наклоном кривой в области спадания анодного тока (участокb-с на рис. 19), то есть максимальным значением модуля производной Таким образом, если построить график, то максимум этой зависимости будет соответствовать значению критического тока в соленоиде (пунктирная кривая на рис. 19).

7.Определите значение критического тока в обмотке соленоида по положению максимума на графике производной.

8. По формуле (35) вычислите величину удельного заряда электрона .

9. Сравните полученное значение с табличным (согласно справочным данным = 1,7588047Кл/кг) и оцените относительную погрешность результата измерений по формуле

10. Сделайте анализ использованного метода определения удельного заряда электрона: укажите возможные источники систематических и случайных погрешностей, пути их устранения или снижения.