Фізика(готові лабораторні роботи) / Лабораторна робота №51
.docЛабораторна робота № 51
Тема: “Визначення питомого заряду електрона методом магнетрона”
Виконав: студент групи АУ-56
Шапіренко Сергій
Перевірив: Салогуб Віктор Анатолійович
Житомир 2003 р.
Мета роботи: вивчити один з методів вимірювання параметрів електрона і одержати числові результати.
Обладнання: джерело живлення УИП-2, лампа 6Е5С, соленоїд, вольтметр, міліамперметр, амперметр.
Короткі теоретичні відомості
Траєкторія руху електрона в магнітному і електричному полях залежить від відношення його заряду e до маси m та конфігурації полів. Якщо конфігурація полів і траєкторія електрона відомі, то можна знайти відношення .
Знаючи радіуси циліндричних анода і катода лампи, параметри соленоїда та значення прикладеної анодної напруги, можна знайти питомий заряд електрона:
(μ0 = 4×π×10-7 )
Де U – анодна напруга на лампі, Hкр – критична напруженість магнітного поля, a і b – радіуси, відповідно анода і катода.
В нашому випадку для визначення використовується лампа 6E5C, яка в приладах служить переважно електронним індикатором.
Hкр = 0,8×Iкр×n
Параметри установки такі:
a = 3,1 мм, b = 0,6 мм, n = 19000 м-1
Порядок виконання роботи
-
За схемою установки зібрати електричне коло.
2. Візуально провести спостереження викривлення траєкторії електронів при наявності магнітного поля (B ≠ 0 ). Для цього перемикач 2 поставити в положення 250 В і подати напругу з клем приладу УИП-2 на клеми "Екран" панелі, де кріпиться лампа 6Е5С. Ввімкнути прилад УИП-2. Змінюючи ручкою 5 силу струму в соленоїді, спостерігати викривлення траєкторії електронів. Зарисувати кілька характерних картинок.
3. Дослідити залежність сили анодного струму від сили струму в соленоїді. Для цього перемикачем 2 і ручкою 1 виставити перше, задане викладачем, значення напруги на аноді. Перемикач П поставити в режим "Анод". Змінювати силу струму в соленоїді через 0,05 А від 0 до 1 А, контролюючи його амперметром, а силу анодного струму - міліамперметром. Напруга не повинна перевищувати 100 В.
4. Такі ж виміри провести для кількох інших анодних напруг , вказаних викладачем.
5. Дані експерименту записати в таблицю:
Номер досліду |
UA = 70 B |
UA = 80 B |
UA = 90 B |
|||
Ic, A |
IA, мА |
Ic, A |
IA, мА |
Ic, A |
IA, мА |
|
|
0 |
1,67 |
0,2 |
1,95 |
0,2 |
2,27 |
|
0,2 |
1,63 |
0,25 |
1,9 |
0,25 |
2,25 |
|
0,25 |
1,6 |
0,3 |
1,85 |
0,3 |
2,2 |
|
0,3 |
1,55 |
0,35 |
1,79 |
0,35 |
2,15 |
|
0,35 |
1,51 |
0,4 |
1,71 |
0,4 |
2,07 |
|
0,4 |
1,45 |
0,45 |
1,58 |
0,45 |
1,95 |
|
0,45 |
1,25 |
0,5 |
1,35 |
0,5 |
1,7 |
|
0,5 |
1,1 |
0,55 |
1,15 |
0,55 |
1,45 |
|
0,55 |
0,95 |
0,6 |
1,05 |
0,6 |
1,3 |
|
0,6 |
0,82 |
0,65 |
0,95 |
0,65 |
1,2 |
|
0,65 |
0,7 |
0,7 |
0,8 |
0,7 |
1,05 |
|
0,7 |
0,58 |
0,75 |
0,65 |
0,75 |
0,9 |
|
0,75 |
0,49 |
0,8 |
0,55 |
0,8 |
0,75 |
|
0,8 |
0,39 |
0,85 |
0,45 |
0,85 |
0,65 |
|
0,85 |
0,31 |
|
|
|
|
-
Побудувати графік залежності IA = f(IC) і знайти критичне значення сили струму.
-
Вирахувати Hкр і e/m для кожного випадку.
Hкр1 = 0,8×0,6×19000 = 9120
Hкр2 = 0,8×0,57×19000 = 8664
Hкр3 = 0,8×0,6×19000 = 9120
1,0794
4,8×1011
6,1×1011
6,2×1011
8. Провести статистичну обробку одержаних результатів і кінцевий результат подати у вигляді:
Контрольні запитання
-
Описати рух зарядженої частинки в постійних електричному і магнітному полях.
Вираз для сили Лоренца F = Q×[v×B] дає нам можливість знайти ряд закономірностей руху заряджених частинок в магнітному полі. Напрям сили Лоренса і напрям, визваного нею відхилення зарядженої частинки в магнітному полі залежить від знака Q частинки. На цьому основано визначення знака заряда частинок, які рухаються в магнітних полях.
Якщо заряджена частинка рухається в магнітному полі зі швидкістю v вздовж лінії магнітної індукції, то кут α між векторами v і В дорівнює 0 або π. В результаті частинка рухається рівномірно і прямолінійно.
Якщо заряджена частинка рухається в магнітному полі зі швидкістю v, перпендикулярному вектору В, то сила Лоренца постійна по модулю і нормальна до траєкторії частинки. Частинка буде рухатись по колу, радіус якого:
Якщо швидкість v зарядженої частинки направлена під кутом α до вектора В то її рух можна представити в вигляді суперпозиції:
-
рівномірного прямолінійного руху вздовж поля зі швидкістю v\\ = v×cosα;
-
рівномірного руху зі швидкістю v┴ = v×sinα по колу в площині, перпендикулярної полю.
-
Описати дослід Мілікена.
В закритий простір між горизонтально-розсташованими пластинами конденсатора Мілікен вводив дуже маленькі крапельки масла. При розприскуванні крапельки електризувалися, і їх можна було встановлювати нерухомо, підбираючи величину і знак напруги на конденсаторі. Рівновага наставала при умові P` = e`×E, де е` – заряд капельки, P` – результуюча сили тяжіння і архімедової сили, яка дорівнює:
P` = 4/3×π×r3×(ρ – ρ0)×g, де ρ – густина капельки, r – її радіус, ρ0 – густина повітря.
-
Описати принцип роботи бетатрона.
Бетатрон – це індукційний прискорювач електронів, в якому прискорення здійснюється вихровим електричним полем. Цей прибор складається із тороїдальної евакуйованої камери, яка поміщується між полюсами електромагніта спеціальної форми. Обмотка електромагніта живиться змінним струмом з частотою порядка 100 Гц.
Виникаюче при цьому змінне магнітне поле виконує дві функції: по-перше, створює вихреве електричне поле, прискорююче електрони, і, по-друге, здержує електрони на орбіті, яка співпадає з віссю камери.
Задача 22
Визначити кут θ, на який був розсіяний γ-квант з енергією E = 1,53 MeB при ефекті Комптона, якщо кінетична енергія електрона віддачі Т = 0,51 MeB.
θ – ?
E = 1,53 MeB
T = 0,51 MeB
T = E – E`
E` = E – T = 1,02 MeB
Кут розсіювання знайдемо з формули:
Виразивши довжини хвиль λ` і λ через енергії відповідних фотонів, отримаємо:
= 0,47
θ = 620
Відповідь: θ = 620