Хід виконання лабораторної роботи

На Мал.2 показана електрична схема установки для визначення питомого заряду електрона за допомогою магнетрона,

Уроботі використовуються такі джерела живлення: джерело постійного струму для розжарення катоду лампи магнетрона з напругою 6,3 В, джерело живлення анодного кола 220 В і джерело постійного струму для живлення соленоїда 30 В.

Роботу виконувати у такій послідовності.

1. Зібрати електричну схему установки.

2. Зняти залежність анодного струму магнетрона від сили струму в соленоїді. Виміри провести для 3-4 значень анодної напруги. За початок відлік взяти значення струму соленоїда близьким тому струмові, при якому починає спадати анодний струм. Інтервал виміру струму в соленоїді варто вибрати рівним 0.1 A

3. Результати вимірів занести в Таблиці.

Методика обробки результатів вимірювання

1. За даними Таблиці побудувати на міліметрівці графіки залежності анодного струму від струму соленоїда. На спадній частині графіків провести дотичні і знайти точки перетину її з віссю абсцис, як показано на Мал.3. Точка перетину покаже середнє значення критичного струму. Занести ці значення до Таблиці.

2. Утворити з виразу (5) лінійну залежність y=a+bx, де

. (6)

3. Розрахувати в Excel методом найменших квадратів значення питомого заряду електрона для лініаризованої формули (6). Результат представити у виді

з коефіцієнтом кореляції

.

Контрольні питання

1. Яка сила діє на електричний заряд, що рухається в магнітному полі? Чому вона дорівнює і як спрямована?

2. Опишіть експериментальний метод визначення питомого заряду електрона? Виведіть формулу (5).

3. Як обчислити довірчу границю результату виміру питомого заряду електрона?

Лабораторна робота № 34

ВИВЧЕННЯ МАГНІТНОГО ПОЛЯ КОРОТКОГО

СОЛЕНОЇДА

Мета роботи

• виміряти величину напруженості магнітного поля короткого соленоїда на його осі за допомогою котушки,

• розрахувати теоретичне значення напруженості магнітного поля на осі короткого соленоїда,

• порівняти результати експерименту та теорії.

Прилади та обладнання

• короткий соленоїд,

• вимірювальна котушка,

• балістичний гальванометр,

• міліамперметр,

• блок живлення .

Коротка теорія.

І.Магнітне поле короткого соленоїда з точки зору закону Біо-Савара-Лапласа вичерпно розглянуто в Додатку (§ 6). Основним результатом є вираз для напруженості магнітного поля на осі соленоїда, як функції відстані х від центру соленоїда. Цей вираз такий

, (1)

де І - сила струму, що протікає по обмотці соленоїда, L–довжина соленоїда, n–лінійна густина витків, х – координата точки спостереження відносно центру соленоїда, кути ₁ та ₂ представлені на Мал.1, причому

(2)

Радіус соленоїда – R.

ІІ.Напруженість магнітного поля уздовж осі короткого соленоїда експериментально визначають за допомогою вимірювальної котушки, підключеної до балістичного гальванометра.

Схема вимірювальної установки показана на Мал.2, де ВК-вимірювальна котушка, підключена до балістичного гальванометра Г; K - кнопка з'єднання ланцюга соленоїда; Е - джерело живлення; О - початок відліку осі ОХ. Напруженість магнітного поля вимірюють наступний чином. Балістичний гальванометр Г (див.Вступ) підключається до вимірювальної котушки ВК. Магнітний потік, що пронизує котушку ВК при максимальному струмові у соленоїді дорівнює

, (3)

де S₂ - поперечний переріз котушки ВК. N₂ - число витків котушки ВК.

Очевидно, що при вмиканні ( початковий струм і потік) або вимиканні (кінцевий струмі потік) кнопки К зміна магнітного потоку ΔФ, що пронизує вимірювальну котушку, дорівнює максимальному значенню магнітного потоку. Відомо, що всяка зміна магнітного потоку приводить до виникнення в замкнутому електричному колі індукційного струму. Зарядq, що пройшов у колі вимірювальної котушки через балістичний гальванометр після замикання чи після розмикання ключа К, дорівнює:

, (4)

де R₂ - загальний опір кола вимірювальної котушки.

Заряд q, що пройшов через балістичний гальванометр пропорційний відхиленню стрілки 

, (4)

де С_q - балістична стала гальванометра. З формул (4) і (5) одержимо остаточний вираз для напруженості магнітного поля соленоїда

(6)