МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЗАРЯДА
Методические указания к лабораторной работе № Э2.
Тольятти 2007
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЗАРЯД А Методические указания к лабораторной работе № Э2
I.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Цель работы: ознакомление с одним из методо в определения элементарного заряда.
Задачи работы: определение величины заряда электрона.
Принадлежности: сменная плата, укрепленная в универсальном ла бораторно м стенде с электронной лампой; цифровой вольтметр.
2. УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБ ОТЕ
Подготовить бланк отчёта о работе.
3. О ПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
Определение элементарного заряда – заряда электрона – проводится при по мощи вакуумного диода Д, укреплённого на плате универсальн ого лабораторного стенда, схема которого прив одится на рис.1
Рис.1 Схема лабораторной установки
В а налитическое выражение зависимости анодного тока |
|
диода Л от напряжения |
|
Между анодом и катодом входит величина заряда e |
|
|
|
( 1 )
где |
|
, m – масса электрона, |
||||
|
||||||
|
|
d |
– расстояние между электронами, |
|||
|
|
S |
– |
площадь электродов, |
||
|
|
|
0 |
– |
электрическая постоянная. |
|
|
|
|
||||
Выражение ( 1 ) носит название закона «трёх вторых», который в ыполняется при небольших напряжениях.
Анодный ток |
|
в цепи лампы Л о пределяют по падению напряжения |
|
|
на |
|
измерительном сопротивлении R известной величины. Напряжени е |
|
|
на |
|||
|
|
|||||
измерительном сопротивлении R ( напряжение между точками 4 и 5 схемы рис.1)
определяют при помощи цифрового вольтметра. Анодное напряжение 
- напряжение между анодом и катодом лампы – измеряют, подключая вольтметр к точкам 3 и 4 платы лабораторного стенда.
Анодное напряжение 
регулируют, изменяя положение движка потенци ометра R0.
4.ПРОГРАМ МА РАБОТЫ
1.Снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) диода :
2.Определение заряда электрона.
5.ПОРЯДО К РАБОТЫ
1.Изучить инструкцию по работе с цифровым вольтметром.
2.Включить лабораторны й стенд и цифровой вольтметр в сеть и дать им прогреться 5-10
минут.
3.Вывести потенциометр R0 в крайнее левое положение.
4.Произвести измерение напряжения 
на измерительном сопротивлении R. Для этого подключить вольтметр к точкам 4 и 5 платы.
5.Произвести измерение напряжения 
меж ду анодом и катодом лампы (между точками 3 и 4 платы).
6.Повторить измерения, указанные в п.п. 4 и 5 при 7-8 положениях движка потенциометра.
7.Результаты измерений внести в таблицу 1.
8.Построить графическую зависимость 
.
9.Рассчитать заряд электрона, абсолютную, относительную погреш ности заряда электрона.
6.ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКО НТРОЛЯ
1.Какой электрический заряд называется элементарным?
2.Какая части ца является носителем элементарного заряда?
3.В чём заключается свойство дискретности электрического заряда?
4.Какими мето дами можно определить элементарный заряд частиц?
5.Какой метод определения заряда электрона используется в данной работе?
6.Что называется ВАХ диода?
7.Как создаётся анодный ток в диоде?
8.КАК можно увеличить скорость движения электронов к аноду в вакуумном диоде?
9.Запишите соотношение между анодным напряжением и анодным током используемое в данной работе.
10.Как рассчитывается величина анодного тока 
в работе?
11.Как определяется анодное напряжение в работе?
12.В чём заключается закон «трёх вторых»?
7. ЗНАНИЯ И УМЕНИЯ По выполнению работы студент должен знать определения физических величин,
законы, используемые и изучаемые в работе, уметь пользоваться измерительными приборами; оценивать погрешности результатов измерений.
8. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
1.Титульный лист.
2.Задача работы.
3.Приборы и принадлежности.
4.Схема установки.
5.Расчётные формулы
|
= |
; |
R= |
; |
e= |
; ∆e= |
; |
|
. |
|
|
6.Результаты измерений и вычислений
Таблица 1. R= (на установке) , 
№ п. п. |
UR ,В |
Iа ,А |
Ua ,В |
U³a,В³ |
I²a,А² |
e ,Кл |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
7.Обработка результатов вычислений а) исключение грубых погрешностей
-ранжирование результатов
-размах
-нахождение отношений
-табличное значение критерия для исключения грубых погрешностей
-вывод.
б) обработка по методу Стьюдента.
8. Окончательный результат: e=
ЛИТЕРАТУРА 1. Савельев И.В. Курс физики. Учеб. В 3-х т. Т.2 Электричество и магнетизм. Волны.
Оптика. – М.: Наука,1989.
2.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб. В 5 т. – Т.3. Электричество. – М.: Наука,
1977.
3.Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Т.2. м.: Наука,1972.
4.Яворский Б.М., Пинский А.Н. Основы физики. Т.2. – М.:Наука,1987
5.Трофимов Т.И. Курс физики. М.: ВШ, 1985.