2.2. Эксперимент №2
2.2.1 Описание экспериментальной установки
Электрическая
схема экспериментальной установки №2
представлена на рис. 20, где введены
обозначения: А
и К – анод и катод вакуумной лампы;
-
амперметр, измеряющий ток в катушке
магнетрона;
- амперметр, измеряющий ток накала лампа;mA
– амперметр, измеряющий анодный ток;
V
– вольтметр, измеряющий анодное
напряжение, блоки питания 1,2 и 3
изображены на рисунках 21, 22 и 23
соответственно.
|
|
|
Рис. 20. Электрическая схема экспериментальной установки №2 |
2.2.2. Внешний вид блоков питания.
|
|
|
Рис.
21. Блок питания (1) - 0
|
|
|
|
Рис.
22. Блок питания (2) - 0
|
2
А
2.35
А
|
|
|
Рис.
23. Блок питания (3) - 0
|
200
В
2.2.3. Порядок выполнения работы.
1. Проверить правильность схемы лабораторной установки.
2. Все регуляторы напряжения источников питания должны быть выведены в крайнее левое положение.
3. Подключить анодное напряжение (блок питания 3).
4. Автотрансформатором и реостатом установить ток накала 2А (блок питания 2). Ступенчатым и плавным делителями установить анодное напряжение 36 В (блок питания 3).
5. Постепенно увеличивая ток в обмотках электромагнита (блок питания 1) с шагом 0.1А от 0 до 2А, снять зависимость тока магнетрона от напряженности магнитного поля.
6. Повторить п. 5, установив анодное напряжение 49, 64, 81, 96 В, после чего проделать все измерения при токах накала 2.15, 2.3 А.
7.
Построить графики зависимостей
анодного
тока от величины магнитной индукции
поля при разных значениях анодного
напряжения и токов накала, используя
калибровочный график (см.рис.24).
8.
На этом же графике
строят
зависимость
По положению максимума на графике
производной находятзначение
критического поля соленоида Вкр
(аналогично методике отраженной на рис.
19).
9. Используя выражения (30), (31), построить графики Bкр2 = f(Ua) и по наклону этих линейных зависимостей рассчитать значение удельного заряда электрона для разных токах накала.
10. Произвести анализ ошибок измерений.
|
|
|
Рис.24. Градуировочная характеристика электромагнита. |
Контрольные вопросы.
В чем заключается принцип работы магнетрона? Нарисуйте схему установки для определения удельного заряда методом магнетрона и объясните её действие.
Какие силы действуют на электрон при его движении к аноду?
Покажите на рисунке направление сил, действующих на электрон, движущийся от катода к аноду, со стороны электрического и магнитного поля.
От чего зависят вектор, модуль скорости движения электрона в магнетроне?
От чего зависят форма траектории (радиус траектории) электрона в магнетроне и значение критической индукции Вкр?
Покажите на рисунке форму траектории электрона в магнетроне при различных значениях магнитной индукции (
;
;
).
Какое магнитное поле называется
критическим?Выведите рабочую формулу для определения удельного заряда электрона. Почему при выводе рабочей формулы не учитывается сила, действующая на электрон со стороны электрического поля? Можно ли ее учесть?
Дать теоретический анализ точности определения удельного заряда электрона
в методе магнетрона. Принцип получения
СВЧ - колебаний в магнетроне?Энергетическое распределение электронов, испускаемых нагретым катодом?
Оценить погрешность, вносимую при допущении, что нить накала бесконечно тонкая. Радиус нити
метра?
Рекомендуемая литература.
Детлаф, А.А. Курс физики / A.А. Детлаф, Б.М. Яворский – М: Высшая школа, 2002. -718 с.
Жеребцов, И.П. Основы электроники. 5е издание /И.П. Жеребцов – Ленинград: Энергоатомиздат, 1990.-352 с.
Калашников, С.Г. Электричество / С.Г. Калашников – М.: Наука, 2003. -624 с.
Радциг, А.А. Справочник по атомной и молекулярной физике / А.А.Радциг, Б.М. Смирнов– М.: Атомиздат, 1980.- 240 с.
Ширков, Д.В. Физика микромира. Маленькая энциклопедия / Д.В.Широков – М.: Советская энциклопедия 1980.- 240 с.
Шпольский, Э.В. Атомная физика: в 2 т. / Э.В. Шпольский – М.: Наука, 1974. – Т. 1: Введение в атомную физику.- 576 с.