Физика электричество / г-306 сканер электричество / ЛАБА Э2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЗАРЯДА

Методические указания к лабораторной работе № Э2.

Тольятти 2007

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЗАРЯДА

Методические указания к лабораторной работе № Э2

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы: ознакомление с одним из методов определения элементарного заряда.

Задачи работы: определение величины заряда электрона.

Принадлежности: сменная плата, укрепленная в универсальном лабораторном стенде с

электронной лампой; цифровой вольтметр.

2. УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

Подготовить бланк отчёта о работе.

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Определение элементарного заряда – заряда электрона – проводится при помощи вакуумного диода Д, укреплённого на плате универсального лабораторного стенда, схема которого приводится на рис.1

Рис.1 Схема лабораторной установки

В аналитическое 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 выполняется при небольших напряжениях.

Анодный ток в цепи лампы Л определяют по падению напряжения на измерительном сопротивлении R известной величины. Напряжение 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 потенциометра R0.

4. ПРОГРАММА РАБОТЫ

1. Снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) диода :

2. Определение заряда электрона.

5. ПОРЯДОК РАБОТЫ

1. Изучить инструкцию по работе с цифровым вольтметром.

2. Включить лабораторный 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 между 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 погрешности заряда

электрона.

6. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какой электрический заряд называется элементарным?

2. Какая частица является носителем элементарного заряда?

3. В чём заключается свойство дискретности электрического заряда?

4. Какими методами 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.

7. 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.