Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Фізика(готові лабораторні роботи) / Лабораторна робота №51

.doc
Скачиваний:
63
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
287.74 Кб
Скачать

Лабораторна 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:

0 = 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

  1. 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

  1. Побудувати графік залежності IA = f(IC) і знайти критичне значення сили струму.

  1. 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

  1. 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:

  1. рівномірного прямолінійного руху вздовж поля зі швидкістю v\\ = v×cosα;

  2. рівномірного руху зі швидкістю v = v×sinα по колу в площині, перпендикулярної полю.

  1. 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.

  1. 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

Визначимо енергію розсіяниго кванта із закона збереження енергії:

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