lab_em1112b / (№2-05)
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3. |
Вычислите среднее значение удельного заряда электрона |
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mo |
ср |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Оцените погрешность среднего значения удельного заряда электрона по |
|||||||||||||||||||||||||||||||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
e |
|
|
|
|
e |
|
|
|
DU |
|
2Dr |
|
2DB |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
D |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
× |
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
mo mo |
U |
|
r |
|
B |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
U , r – погрешности прямых измерений напряжения U и радиуса r траектории |
|||||||||||||||||||||||||||||||
электрона.
Погрешность определения магнитной индукции B рассчитайте по формуле
|
|
|
|
DI |
|
DR |
|
|||||
DB = B × |
+ |
, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
I |
R |
|||||||||||
где I , R – погрешности прямых измерений силы тока I и радиуса R катушек Гельмгольца.
5.Запишите окончательный результат и сравните его с теоретическим значением.
6. Библиографический список
а) основная:
1. Савельев И.В. Курс физики. Т.2. М.: Наука. 1989. –123-125.
б) дополнительная:
2. Батурин Б.Н. Правила электробезопасности при выполнении лабораторных работ.
Учебное пособие. М.: МИСиС.1995.-38с.
7.Контрольные вопросы
1.Какова сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в электрическом
R
поле с напряженностью E ?
2. Чему равен вектор силы, действующей на электрический заряд q, движущийся со
R R
скоростью V в однородном магнитном поле с индукцией B ? Чему равен модуль магнитной силы Лоренца?
3. Как направлена магнитная сила Лоренца по отношению к скорости заряженной
R R
частицы V и магнитной индукции B ?
12
4. Чему равна сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном
R R
поле с индукцией B и в электрическом поле с напряженностью E ?
5. Как влияет магнитная сила Лоренца на скорость движения заряженной частицы?
R
6. Какова траектория движения заряженной частицы, если она влетела со скоростью V
R
в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции B ?
7. Как движется заряженная частица, влетевшая в однородное магнитное поле под углом α к линиям магнитной индукции?
R
8. Какова связь в СИ характеристик магнитного поля: магнитной индукции B
R
и напряженности поля H ?
9.В каких единицах в СИ измеряются магнитная индукция и напряженность магнитного поля?
10.Задача. Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией В=5мТл перпендикулярно силовым линиям со скоростью V=2 107м/с. По какой траектории будет двигаться электрон? Чему равно тангенциальное и нормальное ускорения электрона? Чему равна работа силы, действующей на электрон?
7. Индивидуальные задания
Задание 1.
1. |
Выведите формулу для |
радиуса r окружности, |
по которой |
|
|
с индукцией B, если его |
R |
движется |
электрон в магнитном поле |
скорость V |
R
перпендикулярна вектору B .
2.Изменяя силу тока I в катушках Гельмгольца и ускоряющую разность потенциалов U электронно-лучевой трубки, получите диаметр траектории электронов, равным 10 см. Ускоряющую разность потенциалов устанавливайте от 100В до 240В с интервалом 20В. Рассчитайте удельный заряд электрона по полученным экспериментальным результатам и сравните его с теоретическим значением. Оцените погрешность измерений.
3.Как влияет масса заряженной частицы, движущейся в магнитном поле на радиус окружности, если она влетает в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции?
Задание 2.
R
1.Сделайте расчет магнитной индукции В на оси кругового тока
(сила тока I и радиус витка R заданы)
13
2.Изменяя силу тока I в катушках Гельмгольца и ускоряющую разность потенциалов U электронно-лучевой трубки, получите диаметр траектории электронов, равный 6 см. Ускоряющую разность потенциалов устанавливайте от 100В до 240В с интервалом 20В. Рассчитайте удельный заряд электрона по полученным экспериментальным результатам и сравните его с теоретическим значением. Оцените погрешность измерений.
3.Запишите выражение для силы Лоренца в векторном и скалярном видах. Объясните, как определяется направление силы Лоренца? Зависит ли сила Лоренца от знака заряда?
Задание 3.
1.Когда заряженная частица движется в магнитном поле по спирали?
Выведите формулу для шага спирали. От чего зависит шаг спирали? Ответ
подтвердите формулами.
2.Установив ускоряющую разность потенциалов U электронно-
лучевой трубки, равную 120В, и изменяя силу тока I в катушках Гельмгольца,
получите диаметр траектории электронов, равным 4 см, 6 см, 8 см, 10 см.
Рассчитайте удельный заряд электрона по полученным экспериментальным результатам и сравните его с теоретическим значением. Оцените погрешность измерений.
3. Чему равна работа силы Лоренца при движении электрона в магнитном поле? Ответ обоснуйте с помощью формул.
Задание 4.
1.Сделайте расчет траектории частицы, влетающей в однородное магнитное поле под произвольным углом к направлению вектора магнитной индукции.
2.Установив ускоряющую разность потенциалов U электронно-
лучевой трубки, равную 140В, и изменяя силу тока I в катушках Гельмгольца,
получите диаметр траектории электронов, равным 4 см, 6 см, 8 см, 10 см.
Рассчитайте удельный заряд электрона по полученным экспериментальным результатам и сравните его с теоретическим значением. Оцените погрешность измерений.
3. Чему равна работа силы Лоренца при движении протона в магнитном поле? Ответ обоснуйте с помощью формул.